Американская исследовательская группа под руководством космолога Веры Глушчевич из Университета Южной Калифорнии презентовала амбициозный проект по моделированию Млечного Пути на основе суперкомпьютерных технологий. Цель этого проекта — пролить свет на одну из самых загадочных космических тайн: природу тёмной материи, которая, по оценкам, составляет около 85% всей материи во Вселенной. Исследование опубликовано в журнале The Astrophysical Journal.
Проект, названный COZMIC (Cosmological Zoom-in Simulations with Initial Conditions beyond Cold Dark Matter), впервые позволяет воссоздать процесс зарождения и эволюции галактик, подобных нашему Млечному Пути, принимая во внимание различные механизмы взаимодействия тёмной материи как с привычной материей, так и между её частицами.
Тёмная материя остаётся невидимой и не взаимодействует с электромагнитным излучением, что делает её прямое наблюдение невозможным. Однако учёные изучают её влияние через гравитационные эффекты на движение и форму галактик. Например, скорость вращения галактик указывает на наличие «невидимой силы», которая удерживает их от разрушения.
Команда COZMIC использовала суперкомпьютеры для моделирования новых физических процессов за пределами традиционной «холодной» модели тёмной материи. Это позволило создать галактики-двойники, демонстрирующие изменения в структуре Вселенной при изменении свойств тёмной материи.
В рамках проекта были исследованы различные гипотетические модели тёмной материи. Модель «бильярдного стола» предполагает столкновения частиц тёмной материи с протонами, что сглаживает мелкоструктурные образования. Это объясняет, почему у Млечного Пути меньше спутниковых галактик, чем предполагалось ранее. Модель «смешанного сектора» подразумевает, что часть частиц тёмной материи взаимодействует с обычной материей, а другая часть нет. Модель самовзаимодействующей тёмной материи предполагает, что её частицы взаимодействуют друг с другом как в далёком прошлом, так и в настоящее время, влияя на формирование галактик на протяжении всей истории Вселенной.
«Теперь мы можем задать себе вопрос: какая версия Вселенной наиболее соответствует наблюдаемой реальности?» — отмечает Глушчевич.
Результаты проекта COZMIC знаменуют собой новую веху в космологии и приближают нас к пониманию природы материи, которая составляет основную массу Вселенной, и её воздействия на всё видимое в небе. Следующим шагом команды станет сравнение результатов симуляций с астрономическими данными для выявления уникальных следов взаимодействий тёмной материи в структурах галактик.
Ранее учёные также смогли заглянуть на 13 миллиардов лет назад с помощью телескопа, открывая всё больше тайн прошлого Вселенной.