Недавнее астрономическое открытие заставило ученых усомниться в привычных представлениях о темной материи. Объект, обнаруженный при детальном анализе космических данных, не укладывается ни в одну из распространенных теоретических схем. Его свойства выглядят настолько необычно, что исследователи заговорили о необходимости пересмотра базовых концепций. Об этом сообщает Nature Astronomy.
Темная материя, по современным оценкам, составляет около 85 процентов всей материи во Вселенной и определяет ход ее эволюции. Именно она обеспечивает достаточно быстрое формирование галактик и звезд, без чего современная космическая структура просто не успела бы возникнуть. В этом смысле существование сложных систем, включая планеты и жизнь, опосредованно связано с ее присутствием. Однако, несмотря на ключевую роль, природа темной материи остается одной из главных загадок астрофизики.
Долгое время доминировала модель холодной темной материи, предполагающая существование вимпов — гипотетических частиц, почти не взаимодействующих с обычным веществом. Эти идеи начали трещать по швам после наблюдений конца 2010-х годов. Например, столкновение галактик в скоплении Пуля показало, что ожидаемого "торможения" темной материи не происходит, что плохо согласуется с классическими расчетами. На фоне других странных находок, включая аномальные компактные галактики, подобные расхождения стали накапливаться.
В центре нового исследования оказался объект JVAS B1938+666 — карликовая эллиптическая галактика, расположенная примерно в 12,1 миллиарда световых лет от Земли. Ее использовали как гравитационную линзу для изучения еще более далекой галактики, находящейся почти в 28,4 миллиарда световых лет. Именно на этом фоне астрономы заметили третий, невидимый объект с выраженным гравитационным влиянием.
Расчеты показали, что его масса ранее оценивалась примерно в 190 миллионов солнечных, однако никаких источников излучения в этом месте не обнаружено. Это означает, что речь идет о структуре, состоящей практически целиком из темной материи. Более детальное моделирование сузило параметры: наилучшее соответствие данным дает объект массой около трех миллионов Солнц с компактным ядром радиусом чуть более 30 световых лет и резким спадом плотности на границе около 460 световых лет.
Авторы работы пришли к выводу, что ни холодная, ни теплая, ни горячая темная материя не способны объяснить наблюдаемую конфигурацию. Они предположили, что в центре объекта может находиться черная дыра или чрезвычайно плотное звездное скопление, окруженное гало из темной материи. Однако отсутствие любого излучения делает такую интерпретацию проблематичной.
В качестве альтернативы рассматриваются экзотические сценарии, включая самовзаимодействующую темную материю, способную формировать плотные структуры и даже черные дыры без участия обычного вещества. Подобные идеи перекликаются с более широкими дискуссиями о будущем космологии и судьбе Вселенной, включая сценарии, при которых галактики могут начать сближаться.
Несмотря на смелые гипотезы, ученые признают, что окончательных выводов пока нет. Некоторые альтернативные модели, предложенные ранее, например сценарии с темными шаровыми скоплениями реликтовых черных дыр, формально также близки к наблюдаемым параметрам. Проверить такие идеи помогут будущие детекторы гравитационных волн, чувствительные к слияниям черных дыр малых масс.