До недавнего времени темную материю считавали особыми невидимыми «холодными» частицами — вимпами. Но недавно открытое астрономами гигантское событие несовместимо с этим представлением. Гипотезы, предлагающие принципиально иные решения, получили дополнительный импульс.
В последние десятилетия модель ΛCDM, где CDM означает холодную темную материю, считается стандартной космологической моделью. В ее рамках эффекты, которые оказывает темная материя на галактики и всё остальное, объясняются взаимодействием невидимых и пока необнаруживаемых частиц с обычной материей только через гравитацию.
Эта модель уже несколько лет сталкивается с серьёзными проблемами, поскольку её выводы не согласуются с новейшими данными о Вселенной. скоплении галактик Пуля, свет от которого шел до Земли 3,7 миллиарда лет.
Темная материя из неизвестных частиц не может состоять из частиц, которые совсем не взаимодействуют. При наличии такого взаимодействия столкновение галактик, каждая из которых погружена в массивное гало темной материи, должно эффективно замедляться трением. Вероятность того, что скопления галактик могут сталкиваться с параметрами Пули, относительно невеликаВ 2015 году некоторые исследователи указали: обнаружение еще скоплений с подобной высокой скоростью столкновения поставит под угрозу теорию холодной темной материи, состоящей из… вимпов.
В центре внимания астрофизиков оказалась ситуация вокруг Эль-Гордо, также известного как «Толстяк», большого скопления галактик, свет от которого преодолел расстояние до Земли за семь миллиардов лет. опубликовала в The Astrophysical Journal Анализ обстоятельств дела «Толстяк».
Исследователи указали, что предыдущие попытки оценить совместимость «Толстяка» с моделью Лямбда-CDM использовали неточные данные о массе скопления из двух сливающихся субскоплений и скорости их слияния. Новая работа опирается на обновлённые данные, в частности, массу «Толстяка», уточнив её до 2,1 квадриллиона масс Солнца, за счёт слабого искажения им света более далеких галактик.
Для того чтобы узнать, возможно ли существование такого скопления массы и скорости слияния в рамках ΛCDM, физики создали ряд моделей на базе Лямбда-СDM, стремящихся смоделировать скопление галактик с характеристиками Эль-Гордо. Выяснилось, что это задачка невероятно сложная.
Удар частей Эль-Гордо друг об друга происходит со скоростью свыше 2500 километров в секунду. При скорости столкновений 2300 километров в секунду различие параметров «Толстяка» и модели ΛCDM выходит за пределы статистической значимости в пять сигм.
В космологии ΛCDM вероятность существования объектов типа Эль-Гордо при скоростях 2300 километров в секунду не превышает 0,0001%. Для физики это крайне низкая величина. Уровень в пять сигм считается статистически значимым доказательством гипотезы. В случае наблюдаемых скоростей (превышающих 2500 километров в секунду) статзначимость еще выше. Таким образом, реальный Эль-Гордо несовместим с моделью ΛCDM даже на уровне выше пяти сигм.
Проблемой является не только высокая скорость столкновения, но и сам факт наличия в ранней Вселенной столь массивного скопления галактик. Согласно современным представлениям о природе темной материи, сначала образуются галактики, затем их скопления, а лишь спустя миллиарды лет – особо массивные скопления вроде «Толстяка».
Ранее Naked Science описывалНекоторые другие проблемы теории вимпов, которые длительное время использовались для объяснения темной материи. В том же месте мы… затрагивалиНаиболее вероятное альтернативное объяснение ситуации с темной материей — гипотеза Николая Горькавого о том, что она состоит из компактных шаровых скоплений черных дыр среднего размера. Обсерватория LIGO массово обнаруживает следы таких объектов. В 2023 году упомянутый физик… выпустил книгуКнига «Осциллирующая Вселенная» анализирует влияние нового понимания природы темной материи на наше представление о вселенной.