Как утверждает квантовая механика, из-за своего волнового характера аксионы — сверхлегкие частицы — не имеют четких границ. Их длины волн могут быть больше целых галактик. Очевидно, такая «расплывчатость» играет важную роль в сглаживании Вселенной, воздействуя на формирование и распределение темной материи. Если это так, то этим может объясняться равномерное распределение вещества в космосе, пишет Universe Today.

«Если эта идея будет подтверждена, она станет большим шагом вперед в будущих астрономических наблюдениях и лабораторных экспериментах, аксионная темная материя станет одним из самых значительных открытий столетия, — сказал Роджерс. — В то же время, наши результаты указывают на объяснение того, почему Вселенная менее комковатая, чем мы предполагали. На протяжении последнего десятилетия это становилось все более очевидным, лишая четкости нашу картину Вселенной».

Для того чтобы установить, как темная материя воздействовала на обычную, или барионную материю на протяжении времени, Роджерс и его коллеги проанализировали реликтовое излучение, оставшееся с Большого взрыва. Они воспользовались результатами наблюдений нескольких телескопов и получили общую картину распределения вещества во Вселенной.

Следующий шаг — оценка распределения галактик. Ученые взяли данные по барионной материи, собранные группой BOSS, в которых содержится положение почти миллиона соседних галактик. И сравнили, как они выглядели в начале времен, как менялось их распределение. Оказалось, что оно совпадает с поведением темной материи под действием гравитационных сил. Поэтому ученые смогли нанести на карту изменения количества вещества во времени и пространстве. Хотя большинство предсказаний сходится в том, что во Вселенной должно быть больше комковатости, этот анализ показал, что ее, на самом деле, меньше.

Затем исследователи задались вопросом, какой тип темной материи ответственен за неожиданно гладкое распределение вещества. Они построили компьютерную модель Вселенной с длинными волнами темной материи. И попросили ее предсказать внешний вид реликтового излучения и распределения галактик. Результат поразительным образом совпал с реальным положением дел в случае, когда темная материя была представлена аксионами.

Хотя для окончательной уверенности в том, что темная материя состоит из аксионов, этого доказательства маловато, новые доказательства выглядят весьма обнадеживающими. Но последнее слово в этом поиске могут сказать только астрономические наблюдения. Подходящий для этого инструмент уже есть — это Обсерватория им. Веры Рубин в Чили, которая должна начать полноценно работать в конце этого года.

В прошлом году в защиту аксионной модели темной материи выступили британские ученые. Они представили математическое описание аксионов и описали их связь с фундаментальными симметриями Стандартной модели физики частиц.