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 обычной материей, потенциально вызывая драматические коллапсы внутри гало темной материи. Новые симуляции, представленные 19 января 2026 года, позволяют понять, как эти столкновения могут нагревать и уплотнять ядра гало темной материи, влияя на формирование галактик и, возможно, инициируя образование черных дыр.

Уже почти столетие природа темной материи ускользает от ученых, несмотря на ее решающую роль в формировании Вселенной посредством гравитационного воздействия. Новая симуляция восполняет критический пробел в понимании поведения самовзаимодействующей темной материи, которую ранее было трудно точно моделировать. По словам исследователей из Института теоретической физики «Периметр», новый код разработан для скорости и точности, что делает его достаточно доступным для запуска на обычном ноутбуке.

Гало темной материи — это огромные невидимые структуры, окружающие галактики, служащие каркасом для их формирования. Самовзаимодействие частиц темной материи внутри этих гало может привести к «коллапсу ядра», когда центральная область гало становится более плотной и горячей. Этот процесс может значительно изменить распределение темной материи и, следовательно, эволюцию галактик, встроенных в них.

В симуляции используются передовые алгоритмы для моделирования сложных взаимодействий частиц темной материи. Моделируя эти взаимодействия, исследователи могут наблюдать динамику коллапса ядра и его влияние на окружающую среду. Возможность точно моделировать это поведение является значительным шагом вперед в понимании роли темной материи во Вселенной.

Последствия этого исследования распространяются на наше понимание формирования галактик и происхождения сверхмассивных черных дыр. Если коллапс ядра является распространенным явлением, это может объяснить некоторые из наблюдаемых свойств галактик, такие как профили плотности их гало темной материи. Кроме того, концентрация темной материи в ядре может послужить основой для формирования сверхмассивных черных дыр, которые находятся в центрах большинства галактик.

Исследователи планируют использовать новую симуляцию для изучения более широкого спектра моделей темной материи и сравнения их прогнозов с данными наблюдений. Это поможет уточнить наше понимание темной материи и ее роли во Вселенной. Доступность кода также открывает возможности для других исследователей внести свой вклад в эту область, что потенциально может привести к новым открытиям в ближайшем будущем.