Как бихме могли да изучим нещо, което е невидимо? Това е предизвикателството, пред което астрономите, изследващи тъмната материя, са изправени.
Въпреки че тъмната материя съставлява 85 процента от цялата материя във Вселената, тя не си взаимодейства със светлината. Може да бъде видяна единствено посредством гравитационното влияние, което оказва върху светлината и останалата материя. За да се усложни ситуацията допълнително, всички усилия да засечем тъмната материя от Земята, са били неуспешни.
Въпреки всичко обаче ние все пак успяхме да научим няколко неща за нея. Знаем, че тъмната материя не е просто тъмна, но студена. В резултат на това тя се скупчва заедно и образува „семената“ на галактическите купове. Освен това често формира и халота около галактиките и съставлява по-голямата част от тяхната маса.
Съществуват обаче множество други въпроси, на които все още нямаме отговори. Ето защо астрономите често разработват нови модели на тъмната материя и ги сравняват с направените наблюдения, за да проверят тяхната прецизност.
Един от възможните начини за това е посредством сложни компютърни симулации.
Наскоро екип от центъра по астрофизика „Харвард-Смитсониън“ проведоха детайлна симулация на тъмната материя в космическото пространство и получиха доста изненадващи резултати.
Прецизността на симулацията на тъмна материя зависи от предположенията, които човек прави за нея. В този случаи екипът е предположил, че тъмната материя се състои от слабо взаимодействащи масивни частици (WIMP) с маса приблизително 100 пъти тази на протона.
Подобни симулации на тъмна материя от WIMP са правени и преди. Тази обаче е с впечатляващо висока резолюция и симулира характеристики на наистина гигантски мащаб.
В новата симулация тъмната материя се формира в халотата около галактиките – точно както показват и нашите наблюдения. Интересното в случая е, че тя открива, че халотата варират по отношение на масата си – от малки с маса колкото планета до галактически и дори масивни, които се образуват около галактически купове.
Тези халота имат сходна структура – в центъра са плътни но по покрайнините стават по-разредени. Фактът, че това се случва в рамките на всички мащаби, го прави в характерна черта на тъмната материя.
Симулация на халота с тъмна материя във всички мащаби. Източник: J. Wang/S. Bose/Center for Astrophysics
Въпреки че малките халота са твърде миниатюрни, за да бъдат засечени посредством тяхното гравитационно влияние върху светлината, те могат да ни покажат как тъмната материя си взаимодейства със самата нея. Една от теориите е, че когато частиците на тъмната материя се сблъскат помежду си, те излъчват гама радиация.
Наблюдения по въпроса показват, че от центъра на нашата галактика се излъчват огромни количества гама лъчи, които биха могли да бъдат образувани от тъмната материя. В този конкретен модел по-голямата част от гама радиацията, произведена от тъмната материя, се получава от по-малките халота.
Тъй като мащабът на халото ще се отрази на енергийния спектър на гама лъчите, този модел прави конкретни предположения за излишните количества гама лъчи, които трябва да видим и в Млечния път, и в други галактики.
Тъмната материя остава една от най-големите неразгадани мистерии в съвременната астрономия. Въпреки че би било страхотно, ако можехме да я засечем директно, на този етап симулации като тази са едни от най-добрите начини да я изучим в детайли.
Източник: Universe Today
