Ученые выяснили, что темная материя могла замедлить рост галактик

Гипотетическая сила, действующая между частицами темной материи, обозначаемая как «темная сила», проявляет свое воздействие неожиданным образом. Вместо содействия ускорению роста галактик и их скоплений, эта сила, по-видимому, замедляет процесс формирования крупномасштабной структуры Вселенной. Данное наблюдение ставит под сомнение одну из популярных теорий, направленных на объяснение расхождений между космологическими данными и Стандартной космологической моделью.

Темная материя, составляющая приблизительно 85 процентов всей материи во Вселенной, до сих пор остается объектом научного исследования, несмотря на уверенность ученых в ее существовании. Гравитационное воздействие темной материи играет ключевую роль в удержании галактических структур.

Согласно Стандартной космологической модели, темная материя оказывает влияние на эволюцию Вселенной посредством гравитационного взаимодействия. Некоторые теоретические модели предполагают существование дополнительных сил между частицами темной материи. Выявление таких взаимодействий возможно исключительно косвенным образом, через их влияние на образование космических структур.

Новое исследование сосредоточено на одной из таких гипотез. В рамках предложенной модели между частицами темной материи действует дополнительная сила, передаваемая легкой скалярной частицей. На первый взгляд, это должно было бы усиливать притяжение между сгустками темной материи и способствовать ускорению роста структур. Однако детальный анализ выявил, что ситуация значительно сложнее.

Дополнительная темная сила усиливала локальное «склеивание» темной материи, но одновременно оказывала влияние на общую эволюцию плотности темной материи во Вселенной. Эти эффекты практически полностью уравновешивали друг друга, что привело к отсутствию наблюдаемого усиления роста структур в данных слабого гравитационного линзирования.

Исследователи также учли ограничения, наложенные измерениями реликтового излучения. Модели, согласующиеся с этими данными, потребовали увеличения вклада темной энергии в позднюю эпоху Вселенной, что привело к заметному подавлению роста космических структур по сравнению с ΛCDM.

В более сложных сценариях масса частицы-переносчика темной силы оказалась ненулевой. Хотя некоторые компенсационные эффекты стали менее выраженными, частицы-переносчики внесли дополнительный вклад в космическую динамику и еще больше препятствовали образованию крупных структур.

Результаты исследования, опубликованные в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, демонстрируют, что простые модели дополнительной темной силы вряд ли могут объяснить наблюдаемые космологические аномалии, напротив, они предсказывают противоположный эффект.

Авторы статьи не исключили возможность существования более сложных взаимодействий темной материи. Будущие теории должны учитывать строгие ограничения, вытекающие из наблюдений реликтового излучения и крупномасштабной структуры Вселенной.

Природа темной материи остается одной из ключевых загадок современной физики. Ученые имеют высокую степень уверенности в ее существовании, однако ни одна из гипотез, связывающих темную материю с элементарными частицами, до сих пор не получила экспериментального подтверждения. В связи с этим исследователи продолжают поиск новых свойств темной материи и альтернативных объяснений космических явлений.