Темная материя может быть очень холодной квантовой жидкостью, которая управляет формированием структур по всей Вселенной.
Вопрос сложный, но однозначно интересный. Том Бродхерст, ученый из отделения теоретической физики UPV/EHU, думает, что да. Вместе с учеными из Национального университета Тайваня, он предложил новое объяснение образованию галактик и структур во Вселенной. Работа была опубликована в журнале Nature Physics, а ее выводы контрастируют со свежими данными, предоставленными космическим телескопом Хаббл.
В космологии, холодная темная материя — это форма материи, частицы которой движутся медленно по сравнению со светом и слабо взаимодействуют с электромагнитным излучением. Считается, что только ничтожно малая часть материи во Вселенной является барионной материей, из которой образовались звезды, планеты и живые организмы. Остальное (больше 80%) представлено темной материей и энергией.
Теория холодной темной материи помогает объяснить, как развивалась Вселенная из своего первоначального состояния до нынешнего распределения галактик и скоплений, структуры Вселенной на больших масштабах. В любом случае эта теория не может удовлетворительно объяснить некоторые наблюдения. Однако последнее исследование Бродхерства и его коллег проливает новый свет на эту точку зрения.
Как объясняет сам исследователь, «руководствуясь начальным моделированием образования галактик в этом контексте, мы заново интерпретировали холодную темную материю как конденсат Бозе-Эйнштейна». Таким образом, «ультралегкие бозоны, образующие конденсат, делят одну квантовую волновую функцию, поэтому модели возмущений формируются на астрономических масштабах в виде крупномасштабных волн».
Эта теория позволяет предположить, что все галактики в этом контексте должны в своих центрах обладать крупными стационарными волнами темной материи — солитонами, что могло бы объяснить загадочное поведение ядер обычных карликовых галактик. На изображении выше показано сравнение радиальных профилей плотности галактик, которые ученые отобразили с солитонами в центре каждой галактики и окружающим гало. Солитоны в меньших галактиках шире, но обладают меньшей массой.
На изображении слева снизу показано, что, если сравнить, распределение материи на крупных масштабах— между волнами темной материи — похоже на распределение материи с обычными частицами темной материи.
Изображение справа показывает, что в галактиках эта структура отличается в зависимости от интерпретации волны; исследование предсказывает, что солитон темной материи в центре окружен обширным гало темной материи в форме большого «пятна», которое представляет собой медленно флуктуирующие плотные волны. Такое предположение должно решить проблему ядер малых галактик. Исследование также позволяет предположить, что галактики в таком контексте образовались относительно поздно, если сравнивать с интерпретацией с учетом стандартных частиц холодной темной материи. В данный момент команда ученых сравнивает свои прогнозы с наблюдениями, сделанными космическим телескопом Хаббл.
Результаты могут быть весьма интересными. Не исключается возможность того, что темная материя может быть очень холодной квантовой жидкостью, которая управляет формированием структур по всей Вселенной.
Темная материя может быть очень холодной квантовой жидкостью, которая управляет формированием структур по всей Вселенной.
