Зламали космологію. Вчені вивчили, як темна та звичайна матерія «розмовляють» між собою

І знову відповіддю тут буде звична нам гравітація.

Те, як конкретно працює ця взаємодія, вчені поки пояснити не можуть, проте вони припускають, що темна матерія має так званий «немінімальний зв’язок із гравітацією». Роботу дослідників опубліковано в науковому журналі The Astrophysical Journal.

Однією з головних загадок темної матерії є її зв’язок зі звичайною матерією. Ми поставили собі запитання — можливо, ми просто прогавили щось важливе в природі темної матерії? Що, якщо темна та звичайна матерії не спілкуються так, як ми собі уявляємо?" — пояснюють мету свого дослідження вчені.

Варто зазначити, що ще одне важливе припущення з приводу темної матерії, яке також залишається популярним серед багатьох учених, — це гіпотеза про те, що темної матерії дійсно не існує, а специфічний рух зірок і галактик можна пояснити, модифікувавши або створивши нову теорію гравітації.

Вчені вже кілька десятиліть намагаються розгадати, з чого складається темна матерія: головними кандидатами фізики вважають аксіони — гіпотетичні частки із надмалою масою — і вімпи — масивні частинки, що слабо взаємодіють (WIMP, Weakly Interacting Massive Particle).

Крім того, є так звана проблема каспів. Її суть у тому, що прогнозована щільність темної матерії, яка базується на сучасній космологічній моделі Лямбда-CDM (до якої у вчених з’являється все більше запитань), не відповідає тому, що вчені бачать, спостерігаючи за галактиками.

Теоретично структура і рух галактик, у яких дуже мало зазвичай матерії, пояснюється лише тим, що більшість темної матерії зосереджена на краях або за межами галактики, але поряд із нею. Спостереження вчених показують протилежну картину — ймовірно, темна матерія розміщується всередині таких невеликих галактик.

У своїй статті італійські вчені не знайшли точного вирішення цієї проблеми, проте вони пропонують шлях, який може вивести дослідників до розгадки таємниці. На їхню думку, саме той «немінімальний зв’язок із гравітацією» і стане ключем, який рано чи пізно приведе нас до відповіді.

Тому важливо прояснити, що ж таке «немінімальний зв’язок із гравітацією». Так вчені назвали гіпотетичний новий тип взаємодії темної матерії та гравітації, який відрізняється від того, як гравітація впливає на звичайну матерію.

Тут усе досить просто: вся матерія так чи інакше притягується одна до одної через гравітацію. Чим її більше, тим більше маса об'єкта, а значить і більша сила його гравітації, тобто сила тяжіння. Чим ближче об'єкт до іншого об'єкта — тим більшим буде вплив гравітації.

Під немінімальним зв’язком вчені мають на увазі те, що частинки темної матерії тісно пов’язані з тензором Айнштайна. Якщо спростити, то це потенційно новий тип взаємодії темної матерії та гравітації, і він цікавий не самим фактором того, що вчені раніше про нього не замислювалися, а тим, що пояснити такий зв’язок можна за допомогою вже відомої фізики — і дослідникам не потрібно шукати «нову фізику», з якою так часто пов’язують темну матерію.

Гіпотеза італійських астрофізиків добре лягає на канву останніх спостережень вчених. Однак так чи інакше нам знадобиться ще чимало досліджень, щоб зрозуміти, чи справді звичайна і темна матерія спілкуються саме за допомогою «немінімального зв’язку» або це буде ще одна гіпотеза, яка підштовхне дослідників до правильної, але зовсім іншої відповіді.

«Майбутнє темної матерії виглядає яскраво», — зазначають вчені. «Далі майбутні дослідження покажуть усі цікаві наслідки цієї передбачуваної нової особливості темної матерії. Ми не здивуємося, якщо немінімальний зв’язок може розв’язати інші питання Всесвіту, що залишилися без відповіді».