Физики из Института теоретической физики «Периметр» разработали новый метод моделирования для изучения самовзаимодействующей темной материи — типа темной материи, которая сталкивается сама с собой, но не с обычным веществом, потенциально вызывая резкие коллапсы внутри гало темной материи. Это исследование, представленное 19 января 2026 года, предлагает новые сведения о том, как эти столкновения могут нагревать и уплотнять ядра гало темной материи, влияя на формирование галактик и потенциально зарождая черные дыры.

Новый код моделирования устраняет критический пробел в космологическом моделировании. Ранее точное моделирование поведения самовзаимодействующей темной материи в решающей средней области между слабыми и сильными взаимодействиями было вычислительно непомерно сложным. По словам исследователей из Института теоретической физики «Периметр», улучшенный код работает быстрее, точнее и доступен, его даже можно запустить на стандартном ноутбуке.

Темная материя, невидимая субстанция, составляющая примерно 85% массы Вселенной, уже почти столетие является предметом интенсивных научных исследований. Ее гравитационное влияние имеет решающее значение для формирования галактик и крупномасштабной структуры космоса, однако ее фундаментальная природа остается загадкой. Самовзаимодействующая темная материя — одно из предлагаемых объяснений, предполагающее, что частицы темной материи могут взаимодействовать друг с другом посредством сил, отличных от гравитации.

Последствия этого исследования распространяются на наше понимание формирования и эволюции галактик. Если частицы темной материи могут сталкиваться и обмениваться энергией, это может изменить профили плотности гало темной материи, невидимого каркаса, вокруг которого формируются галактики. Эти изменения, в свою очередь, могут повлиять на распределение звезд и газа внутри галактик.

«Понимание динамики гало темной материи имеет решающее значение для понимания того, как формируются и развиваются галактики», — сказал один из физиков Института теоретической физики «Периметр», участвовавший в исследовании. «Это новое моделирование позволяет нам изучить более широкий спектр возможностей и протестировать различные модели темной материи».

Возможность более точного моделирования этих взаимодействий также имеет значение для поиска самой темной материи. Сравнивая прогнозы этих моделей с наблюдениями за галактиками и скоплениями галактик, ученые могут потенциально ограничить свойства частиц темной материи и сузить поиск их прямого обнаружения.

Разработка этого нового кода моделирования представляет собой значительный шаг вперед в области исследований темной материи. Он предоставляет мощный инструмент для изучения сложной динамики самовзаимодействующей темной материи и ее влияния на Вселенную. Будущие исследования будут сосредоточены на уточнении моделирования и сравнении его прогнозов с наблюдательными данными для дальнейшей проверки гипотезы о самовзаимодействующей темной материи. Исследователи планируют сделать код общедоступным, способствуя сотрудничеству и ускоряя прогресс в этой области.