Ето как тъмната и обикновената материя „говорят“ помежду си, твърди Wild New Paper


Тъмна материя е едно хлъзгаво вещество. Доколкото можем да кажем, той трябва да съществува, за да работят нашите настоящи модели на Вселената. Но не само не можем да го видим, почувстваме или да взаимодействаме с него по никакъв начин – дори не сме сигурни какво всъщност е тъмната материя.

Все пак имаме някои улики, като например как тъмната материя може да взаимодейства или да „говори“ с обикновената материя чрез гравитацията. Начинът, по който работят тези взаимодействия, все още е загадка, но нов документ предлага решението да бъде нещо, наречено „неминимално свързване“.

“Запитахме се: грешна ли е гравитацията или просто пропускаме нещо важно за природата на тъмната материя? Ами ако тъмната материя и стандартната “барионна” материя не комуникират по начина, който винаги сме си представяли?” тримата автори, космолозите Джовани Гандолфи, Андреа Лапи и Стефано Либерати, обясняват в изявление за пресата върху тяхната работа.

“С нашето изследване се опитахме да отговорим на тези интригуващи въпроси.”

Най-доброто ни предположение за това каква може да е тъмната материя е студено, слабо взаимодействащи масивни частицикойто притежават експериментални физици от цял ​​свят се опитваше да открие от десетилетия, но все още не са намерени.

Въпреки колко добре работи този конкретен тип тъмна материя в нашите модели, все още има няколко проблема. Голяма се нарича проблем с ореолакъдето изведената плътност на тъмната материя в галактиките не съответства на това, което е известно като симулации на N-тяло.

Тези симулации предполагат, че за да се обяснят тяхната текуща структура и движение, в галактиките с ниско съдържание на материя тъмната материя трябва да бъде „острие“ – което означава, че е най-концентрирана около куспида или извън галактиката. Но наблюденията ни казват, че повечето галактики джуджета изглежда държат тъмната си материя в средата.

Този документ определено не е първият и вероятно няма да бъде последният, който се опитва да разреши тези проблеми с тъмната материя, но екипът предложи нова тактика. Изследователите предполагат, че ако тъмната материя не е минимално свързана с гравитацията, тя решава проблема с cupy и друг свързан проблем, наречен отношение на радиалното ускорение.

„В този документ ние предлагаме още една гледна точка за модифициране на стандартната рамка на студената тъмна материя и да я направи способна да описва точно наблюдаваните криви на въртене на галактиката и в същото време да възпроизвежда вярно отношението на радиалното ускорение“, пише екипът в новия си вестник.

“Въвеждането на такова свързване може да запази успеха на студената тъмна материя в големи космологични мащаби, като същевременно подобри поведението й в галактическите системи.”

Неминималното свързване е малко погрешно наименование. Това означава, че тъмната материя е пряко свързана с кривина в пространство-времето, наречена Тензор на Айнщайн. Просто казано, това е нов тип взаимодействие между тъмната материя и гравитацията. Ако се случва неминимално свързване, тъмната материя взаимодейства с пространство-времето по различен начин от обикновената материя.

“Тази особеност на тъмната материя не е част от нова екзотична фундаментална физика”, казват авторите.

“Човек може да обясни съществуването на това неминимално свързване само с известна физика.”

Това е само една хипотеза и въпреки че изглежда отговаря добре на данните от наблюдения, които имаме досега, тъмната материя все още е сложен звяр. Ще ни трябват много повече изследвания, за да определим дали неминималното свързване всъщност е характеристика на тъмната материя или просто друга хипотеза, която ни тласка напред, за да открием какво наистина се случва.

“Бъдещето на тъмната материя изглежда по-светло” отбелязват авторите в изявление за пресата.

“Ще бъдат извършени по-нататъшни проучвания, за да се изследват всички интересни последици от тази предложена нова характеристика на тъмната материя. Няма да се изненадаме да открием, че това неминимално свързване може да реши други въпроси без отговор на Вселената.”

Изследването е публикувано в Астрофизичният вестник.