Астрономы просчитали свойства самых небольших и крупных скоплений темной материи и уточнили, как она распределяется по «паутине Вселенной». Благодаря этому ученые надеются открыть излучение от распадов частиц этой паутины.
Паутина Вселенной
© TNG Collaboration
«Наши расчеты показывают, что небольшие скопления темной материи должны очень часто встречаться во Вселенной. Сами по себе они будут оставаться абсолютно невидимыми для наших телескопов, так как звезды могут формироваться только в более крупных ее облаках, которые в миллионы раз тяжелее Солнца», – рассказал один из авторов работы, профессор Астрофизического института Общества имени Макса Планка (Германия) Саймон Уайт.
В первые мгновения своего существования материя Вселенной была очень однородной и равномерно распределялась по небольшому пространству. Впоследствии, когда ее границы начали стремительно расширяться, это однообразие нарушили так называемые барионные акустические осцилляции – своеобразные отголоски Большого взрыва.
Эти колебания распределили всю видимую и темную материю по расширяющимся границам мироздания довольно неравномерно, сформировав «космическую паутину» из галактик и связывающих их нитей из темной материи. Ученые надеются, что благодаря исследованию ее структуры узнают, благодаря чему барионные осцилляции возникли в первые мгновения жизни Вселенной.
Профессор Уайт и его коллеги подошли к решению этой проблемы с другой стороны: они попытались вычислить свойства темной материи, которые влияют на барионные осцилляции. Для этого астрономы создали очень подробную компьютерную модель «космической паутины», которая включает не только крупные, но и небольшие скопления этой загадочной субстанции.
Как правило, астрономы не учитывают их существования в своих наблюдениях и расчетах. Они считают, что одиночные скопления темной материи небольших размеров будут оставаться невидимыми для нас, так как не могут запускать процесс формирования галактик и звезд. Тем не менее эти скопления, как предположили космологи, могут достаточно сильно влиять на то, как все формы материи распределены по «паутине Вселенной» и влиять на ее структуру и эволюцию.
Опираясь на это предположение, ученые просчитали структуру и свойства облаков темной материи в огромном разбросе масс, начиная с объектов размером с Землю и заканчивая крупными скоплениями галактик. Результаты этих расчетов они сопоставили с данными реальных наблюдений за распределением темной материи в окружающей Вселенной. Благодаря этому космологи уточнили многие ее свойства.
Этот анализ неожиданно показал, что скопления темной материи устроены примерно одинаково, вне зависимости от их размеров. Как правило, у них сверхплотное ядро, которое окружают менее плотные скопления этой невидимой субстанции.
Большая плотность ядра даже самых небольших скоплений, как отмечают Уайт и его коллеги, говорит о том, что внутри них могут происходить распады частиц темной материи – если, конечно, она нестабильна. В этом случае вспышки от этих событий могут заметить телескопы, которые работают в гамма-диапазоне.
Соответственно, темную материю можно будет искать и изучать, целенаправленно отыскивая небольшие скопления темной материи, в которых нет звезд. Структуры такого рода, как предполагают исследователи, могут быть на окраинах Млечного Пути и других спиральных галактик. Поэтому они могут стать одной из главных целей для астрономов, которые изучают свойства этой загадочной субстанции, подытожили космологи.
Статья опубликована в журнале Nature
Источник: ИТАР-ТАСС
