Физики из Института теоретической физики «Периметр» разработали новый метод моделирования для изучения самовзаимодействующей темной материи — типа темной материи, которая взаимодействует 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, возможно, даже зарождая черные дыры.

Новый код моделирования устраняет критический пробел в предыдущих возможностях моделирования. По словам исследователей, точное моделирование поведения самовзаимодействующей темной материи, особенно важной «золотой середины» силы взаимодействия, ранее представляло собой серьезную проблему. Новый код разработан, чтобы быть более быстрым, точным и доступным, даже запускаемым на стандартном ноутбуке, что делает эту область исследований более широко доступной.

Темная материя, невидимая субстанция, составляющая значительную часть массы Вселенной, уже почти столетие является космологической загадкой. Хотя о ее присутствии можно судить по гравитационному воздействию на видимую материю, ее точная природа остается неизвестной. Считается, что гало темной материи, огромные структуры из темной материи, играют решающую роль в формировании и эволюции галактик.

Самовзаимодействующая природа этого конкретного типа темной материи является ключом к новым открытиям. В отличие от традиционных моделей холодной темной материи, которые предполагают, что частицы темной материи взаимодействуют очень слабо, самовзаимодействующая темная материя предполагает, что эти частицы могут сталкиваться друг с другом. Эти столкновения могут перераспределять энергию внутри гало, потенциально приводя к коллапсу ядра.

«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 исследовать эффекты самовзаимодействующей темной материи с беспрецедентной детализацией».

Последствия этого исследования выходят за рамки астрофизики. Разработка передовых методов моделирования подчеркивает растущую роль искусственного интеллекта и вычислительного моделирования в фундаментальных физических исследованиях. Возможность запускать сложные симуляции на легкодоступном оборудовании демократизирует доступ к передовым исследованиям, потенциально ускоряя научные открытия.

Исследователи планируют использовать новый код моделирования для изучения более широкого спектра сценариев и изучения потенциальной связи между коллапсирующими гало темной материи и формированием сверхмассивных черных дыр в центрах галактик. Также планируются дальнейшие исследования для сравнения результатов моделирования с данными наблюдений с телескопов, что потенциально может предоставить дополнительные доказательства существования и свойств самовзаимодействующей темной материи.