В центре спиральных галактик — как близких к нам, так и удаленных на миллиарды световых лет — находится обширная сферическая область, состоящая из частиц темной материи. Эта область имеет два определяющих свойства: постоянная плотность за пределами определенного радиуса, которая резко увеличивается со временем, в то время как плотность уменьшается. Это говорит о том, что существует прямое взаимодействие между элементарными частицами, из которых состоит гало темной материи, и теми, из которых состоит обычная материя — протонами, электронами, нейтронами и фотонами. Мы предполагаем, что эта гипотеза прямо противоречит преобладающей в настоящее время теории, используемой для описания Вселенной, известной как лямбда-холодная темная материя, которая постулирует, что частицы холодной темной материи инертны и не взаимодействуют ни с какими другими частицами, кроме гравитации.
Об этих важных выводах сообщается в новом исследовании, недавно опубликованном в престижном журнале. Астрономия и астрофизика журнал, изучавший большое количество далеких галактик, находящихся примерно в семи миллиардах световых лет от нас. Исследование, проведенное Гаури Шармой и Паоло Салуччи из SISSA совместно с Гленном ван де Веном из Венского университета, позволяет по-новому взглянуть на одну из величайших загадок современной физики. По словам авторов, это новое исследование представляет собой шаг вперед в нашем понимании темной материи, неуловимого элемента в нашей Вселенной, гипотеза о котором была выдвинута на основе его доказуемого воздействия на небесные тела, но еще не доказана напрямую. И это несмотря на большое количество целенаправленных астрофизических наблюдений и экспериментов, подготовленных для этой цели в специальных подземных лабораториях.
Изучение темной материи в далеких галактиках
Темная материя составляет примерно 84% массы Вселенной: «Ее доминирующее присутствие во всех галактиках связано с тем, что звезды и газообразный водород движутся так, как будто ими управляет невидимый элемент». До сих пор попытки ее изучения были сосредоточены на галактиках, близких к нашей: «Однако в этом исследовании, — объясняет она, — мы впервые попытались наблюдать и количественно оценить распределение массы спиральных галактик, используя ту же морфологию, что и те, что рядом, но гораздо дальше, то есть примерно на семь часов. движение звезд почти в 300 удаленных галактиках, мы обнаружили, что эти объекты также содержат ореол темной материи, и что, начиная с галактического центра, этот ореол на самом деле имеет область с постоянной плотностью». в исследованиях по изучению близлежащих галактик, некоторые из которых также были работой SISSA.
Однако новое исследование показало, что в этой центральной области есть что-то совершенно неожиданное в контексте так называемой «Стандартной модели космологии». Шарма говорит, что «в результате контраста между свойствами близких и далеких спиральных галактик, то есть между сегодняшними галактиками и их предшественниками семь миллиардов лет назад, мы можем увидеть, что не только необъяснимая область с постоянной плотностью темной материи, но также и то, что ее размеры со временем увеличиваются, как если бы в ней происходил процесс». Непрерывное расширение и истончение». Это свидетельство трудно интерпретировать, если частицы темной материи не взаимодействуют, как предполагается в модели Lambda-CDM. «В нашей недавно опубликованной статье мы приводим доказательства прямого взаимодействия между темной материей и нормальной материей, которая со временем медленно формирует область постоянной плотности от галактического центра наружу», — говорит Шарма. Но есть еще кое-что.
Медленный, но неизбежный процесс
«Удивительно, но вышеупомянутая область постоянной плотности со временем расширяется. Это очень медленный процесс, но это неустанный процесс. Одно из возможных объяснений?» в короне была сферичность, как и предсказывала теория лямбда-CDM, с пиком интенсивности в центре. Позднее сформировался галактический диск, характерный для спиральных галактик, окруженный гало из очень плотных частиц темной материи. Со временем эффект взаимодействия, который мы предположили, означал, что частицы были захвачены звездами или выброшены во внешние пределы галактики». время и, наконец, достичь таковых в диске Звездной Галактики, как описано в статье «Астрономия и астрофизика». , и самодействующая темная материя, — говорит Шарма, — очень легкая темная материя.
Эти модели также должны учитывать видимую временную эволюцию, зарегистрированную в вышеупомянутой области. Свойства галактик, очень удаленных в пространстве и времени, открывают космологам настоящие ворота к пониманию тайн темной материи». самый красивый — самый элегантный сценарий математики, простота и предсказуемость как расширение давно проверенных теорий. — а скорее по «уродливому» сценарию, определяемому неточными и сложными наблюдаемыми явлениями, по забытой физической теории, совершенно не имеющей отношения к тому, что нам знакомо», — говорит Салуччи.
«Gurú del alcohol. Analista. Defensor de la comida. Aficionado extremo al tocino. Experto total en Internet. Adicto a la cultura pop. Pionero de viajes sutilmente encantador».