Причина, по которой мы называем темную материю темной, заключается не в том, что это некая теневая материя. А в том, что темная материя не взаимодействует со светом. Разница тонкая, но важная. Обычная материя может быть темной, потому что она поглощает свет. Вот почему, например, мы можем видеть тень молекулярных облаков на фоне разбросанных звезд Млечного Пути. Это возможно, потому что свет и материя имеют способ соединяться.
Свет — это электромагнитная волна, а атомы содержат электрически заряженные электроны и протоны, поэтому материя может излучать, поглощать и рассеивать свет. Темная материя не имеет электрического заряда. У нее нет возможности соединиться со светом, и поэтому, когда свет и темная материя встречаются, они просто проходят друг сквозь друга.
Все наши наблюдения показывают, что темная материя и свет имеют только гравитацию. Когда темная материя скапливается вокруг галактики, например, ее гравитационное притяжение может отклонять свет. Благодаря этому мы можем составить карту распределения темной материи во Вселенной, наблюдая, как свет гравитационно линзируется вокруг нее.
Мы также знаем, что темная и обычная материя взаимодействуют гравитационно. Тяга темной материи заставляет галактики собираться в сверхскопления. Но вопрос без ответа заключается в том, взаимодействуют ли темная и обычная материя только гравитационно. Если бы атом и частица темной материи пересеклись, действительно ли они просто прошли бы друг сквозь друга?
Поскольку мы не наблюдали частицы темной материи напрямую, мы можем только предполагать, но большинство моделей темной материи утверждают, что гравитация — единственная общая связь между светом и обычной материей. Темная и обычная материя скапливаются вокруг друг друга, но они не сталкиваются и не сливаются, как межзвездные облака. Но новое исследование предполагает, что они взаимодействуют, что может раскрыть тонкие аспекты таинственного вещества.
Исследование рассматривает шесть сверхслабых карликовых галактик, или UFD. Это галактики-спутники около Млечного Пути, которые, по-видимому, имеют гораздо меньше звезд, чем можно было бы предположить по их массе. Это связано с тем, что они в основном состоят из темной материи. Результаты опубликованы в The Astrophysical Journal Letters.
Если обычная и темная материя взаимодействуют только гравитационно, то распределение звезд в этих маленьких галактиках должно следовать определенному шаблону. Если темная и обычная материя взаимодействуют напрямую, то это распределение будет перекошенным.
Чтобы проверить это, команда провела компьютерное моделирование обоих сценариев. Они обнаружили, что в невзаимодействующей модели распределение звезд должно стать более плотным в центре UFD и более рассеянным на краях. В взаимодействующей модели распределение звезд должно быть более равномерным. Когда они сравнили эти модели с наблюдениями шести галактик, они обнаружили, что взаимодействующая модель была немного лучше подходящей.
Итак, похоже, темная и обычная материя взаимодействуют способами, выходящими за рамки их гравитационного притяжения. Недостаточно данных, чтобы точно определить природу взаимодействия, но сам факт того, что взаимодействие вообще есть, является сюрпризом. Это означает, что наши традиционные модели темной материи по крайней мере частично неверны.
Это также может указать путь к новым методам прямого обнаружения темной материи. Со временем мы, наконец, сможем разгадать тайну этого темного, но не совсем невидимого материала.
