Представьте, что две самые неисследованные силы во Вселенной постоянно обмениваются энергией — именно такой процесс может объяснить странное поведение галактик. Новая компьютерная модель показывает, почему старые представления о темной материи требуют пересмотра.
Стандартная модель ΛCDM, которую астрономы используют десятилетиями, рассматривает темную материю и темную энергию как независимые компоненты. Но теперь китайские астрономы доказали — они могут активно взаимодействовать. Ученые запустили три варианта моделирования: классическую ΛCDM и две новые, где темная материя и энергия постоянно обмениваются энергией.
Разница оказалась существенной. В модели, где темная материя превращается в темную энергию, гало — эти невидимые структуры вокруг галактик — становятся более рыхлыми. Их можно сравнить с человеком, который перестал тренироваться и потерял мышечный тонус. Такие гало сильнее поддаются гравитационному влиянию соседних космических структур.
С другой стороны, когда темная энергия преобразуется в темную материю, гало уплотняются. Они напоминают подготовленного атлета — устойчивы к внешним воздействиям и меньше совпадают по ориентации с космическими нитями.
Это открытие особенно важно для изучения слабого гравитационного линзирования — метода, который позволяет "увидеть" невидимую материю по искажению света. Если не учитывать изменения в выравнивании галактик, астрономы могут неправильно интерпретировать данные. Новое исследование впервые описывает, как ведут себя гало во взаимодействующих моделях.
Китайский телескоп CSST, который скоро начнет работу, сможет проверить эти предсказания на практике. Пока моделирование было своего рода "чистым экспериментом" — ученые учитывали только темную материю, игнорируя обычное вещество. Здесь под "обычным веществом" подразумевается все, что мы можем увидеть или зафиксировать приборами: звезды, газ, пыль и планеты. То есть, смоделировали лишь невидимый каркас Вселенной, без его видимого наполнения. Следующий шаг — добавить в модели звезды и газ, чтобы картина стала еще реалистичнее.