Вчені створили штучні галактики для розуміння природи темної матерії

Вчені використали комп’ютерне моделювання та створили всесвіт з різними видами темної матерії. Результати свого дослідження фізики представили на Національній астрономічній нараді 2023 року в Кардіффі, Великобританія.

Метою науковців було вивчити, як з’являються гравітаційні хвильові сигнали. Результати дослідження показали, що підрахунок кількості подій злиття чорних дірок, виявлених наступним поколінням обсерваторій, підкаже, чи темна матерія взаємодіє з іншими частинками. Це допоможе визначити, з чого вона зроблена.

Темна матерія — одна з найбільших загадок Всесвіту. Незважаючи на переконливі докази того, що вона становить 85% усієї матерії у Всесвіті, вчені мало знають про її природу. Невідомо, чи можуть її частинки стикатися з іншими, чи вони проходять через неї без жодних наслідків.

Спосіб перевірити це — подивитися, як галактики утворюються в густих хмарах темної матерії, її ореолах. Проблема цього в тому, що будь-які такі галактики, дуже малі і далеко знаходяться. Тож важко зрозуміти, є вони там чи ні.

Замість того, щоб безпосередньо вивчати «галактики, яких бракує», автори нового дослідження пропонують використовувати гравітаційні хвилі, щоб побічно підтвердити їх існування. У моделях, де темна матерія справді стикається з іншими частинками, у далекому Всесвіті відбувається значно менше злиття чорних дірок.

Хоча цей ефект незначний і за ним складно спостерігати в поточних експериментах з гравітаційними хвилями, він стане основною метою для наступного покоління обсерваторій, наголосили вчені. Автори дослідження сподіваються, що їхні методи надихнуть науковців використовувати гравітаційні хвилі для вивчення великомасштабної структури Всесвіту. Це допоможе більше дізнатися і про таємничу природу темної матерії.

Нагадаємо — астрофізики проекту «MillenniumTNG» розробили першу комп’ютерну модель Всесвіту, яка одночасно показує процеси, що відбуваються на рівні окремих галактик, а також розвиток великомасштабних космічних структур. Симуляція охоплює величезну ділянку космосу розміром 10 млрд світлових років і дає змогу перевірити стандартну космологічну модель ΛCDM (Лямбда-CDM).