Темная материя и обычная материя "разговаривают" друг с другом, утверждают ученые

Темная материя - скользкая субстанция. Насколько мы можем судить, она должна существовать, чтобы наши нынешние модели Вселенной работали. Но мы не только не можем ее увидеть, почувствовать или каким-либо образом взаимодействовать с ней - мы даже не уверены, что такое темная материя на самом деле.

Однако у нас есть некоторые подсказки, например, как темная материя может взаимодействовать или "разговаривать" с обычной материей посредством гравитации. Как происходит это взаимодействие, остается загадкой, но в новой работе предлагается, что решением может быть нечто, называемое "неминимальной связью".

"Мы задались вопросом: ошибается ли гравитация или мы просто упускаем что-то важное в природе темной материи? Что если темная материя и стандартная "барионная" материя взаимодействуют не так, как мы всегда себе представляли?" - объясняют три автора, космологи Джованни Гандольфи, Андреа Лапи и Стефано Либерати, в заявлении для прессы о своей работе.

"Своим исследованием мы попытались ответить на эти интригующие вопросы".

Наше лучшее предположение о том, чем может быть темная материя - это холодные, слабо взаимодействующие массивные частицы, которые физики-экспериментаторы по всему миру пытаются обнаружить уже несколько десятилетий, но пока не нашли.

Несмотря на то, насколько хорошо этот конкретный тип темной материи работает в наших моделях, остается несколько проблем. Одна из них называется "проблема гало", когда предполагаемая плотность темной материи в галактиках не соответствует тому, что известно как моделирование N-тела.

Эти модели предполагают, что для объяснения их текущей структуры и движения, в галактиках с низким содержанием материи темная материя должна быть "кустовой" - это означает, что она наиболее сконцентрирована в окрестностях галактики или за ее пределами. Но наблюдения показывают, что в большинстве карликовых галактик темная материя находится в центре.

Эта работа, безусловно, не первая, и, скорее всего, не последняя, которая пытается решить эти проблемы с темной материей, но команда предложила новую тактику. Исследователи предполагают, что если темная материя неминимально связана с гравитацией, то это решает проблему куспидов и другую связанную с ней проблему, называемую отношением радиального ускорения.

"В этой работе мы предлагаем еще одну точку зрения для модификации стандартной схемы холодной темной материи, чтобы сделать ее способной точно описывать наблюдаемые кривые вращения галактик и в то же время достоверно воспроизводить отношение радиального ускорения", - пишет команда в своей новой работе.

"Введение такой связи может сохранить успех холодной темной материи на больших космологических масштабах и одновременно улучшить ее поведение в галактических системах".

Неминимальная связь - это немного неправильный термин. Это означает, что темная материя напрямую связана с кривизной пространства-времени, называемой тензором Эйнштейна. Проще говоря, это новый тип взаимодействия между темной материей и гравитацией. Если происходит неминимальная связь, то темная материя взаимодействует с пространством-временем иначе, чем обычная материя.

"Эта особенность темной материи не является частью новой экзотической фундаментальной физики", - говорят авторы.

"Существование этой неминимальной связи можно объяснить только с помощью известной физики".

Это всего лишь одна из гипотез, и хотя она хорошо согласуется с данными наблюдений, которые мы имеем на сегодняшний день, темная материя все еще остается сложным зверем. Нам потребуется гораздо больше исследований, чтобы определить, действительно ли неминимальная связь является особенностью темной материи или это просто еще одна гипотеза, которая подталкивает нас к открытию того, что происходит на самом деле.

"Будущее темной материи выглядит более радужным", - отмечают авторы в заявлении для прессы.

"Будут проведены дальнейшие исследования, чтобы изучить все интересные последствия этой предложенной новой особенности темной материи. Мы не удивимся, если обнаружим, что эта неминимальная связь может решить другие вопросы Вселенной, на которые нет ответов".

Исследование было опубликовано в журнале The Astrophysical Journal.