Темная материя составляет около 85% всего вещества во Вселенной, однако не поддается непосредственному наблюдению. Согласно одной из самых авторитетных гипотез (CDM), эти холодные частицы не сталкиваются между собой, а проходят друг сквозь друга без взаимодействия. Такая модель хорошо работает в больших масштабах, но с трудом объясняет некоторые плотные и компактные структуры.

Новая работа ученых Калифорнийского университета посвящена самовзаимодействующей темной материи, или SIDM, где частицы сталкиваются и обмениваются энергией. Эти взаимодействия могут запускать процесс, известный как гравитермический коллапс, который приводит к образованию ядер с чрезвычайно высокой плотностью. Масса каждого из этих плотных скоплений может достигать примерно миллион масс Солнца.

Такие плотные скопления могут, как пишет Phys, одновременно объяснить три загадки. Первая: ультраплотный объект в системе гравитационного линзирования JVAS B1938+666, создающий мощное увеличение изображений далеких галактик. Вторая: характерные особенности в звездном потоке GD-1 — след от прохождения компактного невидимого объекта, оставившего видимый шрам. Третья: необычное звездное скопление Fornax 6 в карликовой галактике Феникс, где плотный сгусток темной материи действует как невидимая гравитационная ловушка, захватывающая звезды и удерживающая их в компактном кластере.

Авторы исследования проводят аналогию с толпой людей: в стандартной модели люди игнорируют друг друга, в SIDM — постоянно сталкиваются. Эти взаимодействия могут радикально изменять внутреннюю структуру гало темной материи, делая её достаточно плотной для объяснения наблюдаемых явлений.

«Поразительно, что один и тот же механизм работает в трех совершенно разных условиях — в далекой Вселенной, внутри нашей галактики и в соседней карликовой галактике, — отметил Ю Хайбо, руководитель научной группы. — Все демонстрируют плотности, которые трудно согласовать со стандартной моделью темной материи, но которые возникают естественным образом в SIDM».

Международная научная коллаборация SuperCDMS объявила в конце марта о достижении критического этапа в поисках темной материи: детектор, расположенный на глубине двух километров в канадской лаборатории SNOLAB, охлажден до рабочей температуры.