Темная материя может обладать скрытой, сверхъестественной силой

Фото из открытых источников

Стандартная космологическая модель отлично объясняет Вселенную, но есть несколько моментов, где цифры не сходятся. Это привело к появлению нескольких теорий о темных силах, действующих за кулисами.

Одна из этих теорий пытается объяснить «комковатость» темной материи. Хотя ее природа остается неизвестной, темная материя обеспечивает значительную часть гравитационной основы, которая помогает галактикам и более широкой космической сети формироваться.

Однако некоторые наблюдения указывают на то, что космическая структура в более поздние периоды времени может быть более «сгруппированной», чем предсказывает стандартная космологическая модель.

Недавние исследования показали, что помимо гравитации, может действовать еще одна сила, притягивающая эти скопления друг к другу: скрытое взаимодействие, действующее только в темном секторе.

Группа экспертов из Канады и США опубликовала в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics» исследование, в котором тщательно проверяется одна из простейших версий этой идеи.

Их вывод заключается в том, что добавление ещё одной силы притяжения не обязательно делает наблюдаемую Вселенную более неоднородной.

«Первое, чего можно было бы ожидать, это то, что добавление к темной материи дополнительной силы притяжения должно ускорить рост структур», — говорит физик-теоретик Закари Вайнер из Института теоретической физики «Периметр» в Канаде. «Но одновременно вступает в действие и другой эффект».

Иными словами, поскольку считается, что темная материя служит основным каркасом Вселенной, усиление взаимного притяжения этих частиц должно ускорить общий процесс их построения (образование скоплений).

На основе моделирования, проведенного исследователями и сопоставленного с данными наблюдений за космическим микроволновым фоном и крупномасштабной структурой, было установлено, что предложенная «темная сила» действительно приведет к усилению скопления темной материи.

Однако этот эффект будет в значительной степени нивелирован чем-то другим.

Исследователи обнаружили, что помимо усиления притяжения между частицами темной материи, эта сила приведет к уменьшению их эффективной массы по мере эволюции Вселенной, что будет способствовать более быстрому снижению плотности фоновой темной материи.

Таким образом, если частицы темной материи со временем станут легче, ожидаемый эффект будет заключаться в подавлении роста космических структур.

«Вселенная зачастую тоньше нашей интуиции, — говорит Вайнер. — Именно поэтому мы должны продолжать проверять эти идеи».

Для того чтобы существование дополнительной темной силы имело смысл в контексте уже имеющихся у нас данных о космическом микроволновом фоне (самом древнем свете, который мы можем наблюдать) и предполагаемой скорости расширения Вселенной, необходимо было бы наличие большего количества темной энергии.

Темная энергия — это название неизвестного компонента, связанного с ускоряющимся расширением Вселенной; темная материя, как уже упоминалось, считается каркасом или связующим звеном, которое помогает формировать галактики и космическую структуру.

Вопрос о том, как эти два элемента уравновешиваются и взаимодействуют, является фундаментальным для астрофизиков.

Исследователи не исключают существования темной силы, и их данные фактически намекают на существование очень слабой из них, но эти модели потребуют существенного пересмотра, чтобы все это согласовать.

«Насколько нам известно о темной материи, до сих пор мы узнавали ее только благодаря ее гравитационному воздействию», — говорит Вайнер. «Это оставляет открытой возможность того, что темная материя может иметь дополнительные взаимодействия, скрытые от обычной материи».

Как признают сами исследователи, использованные ими модели ограничены линейными масштабами, а не более сложными взаимодействиями, которые мы наблюдаем в космосе, поэтому улучшение детализации этих симуляций является потенциальным направлением для дальнейших исследований.

Считается, что темная материя и темная энергия в совокупности составляют до 95 процентов всей массы и энергии Вселенной, поэтому любое новое открытие, связанное с этими неуловимыми космическими компонентами, может иметь глубокие последствия.

Обнадеживает то, что новейшие телескопы и методы обработки данных регулярно предоставляют все больше и больше данных, причем более точных, что позволяет со временем уточнять эти гипотезы.

«В будущих исследованиях мы более подробно изучим эти идеи и их возможные последствия для космологических наблюдаемых величин», — резюмировали исследователи.