Томас Броудхерст, исследователь из Университета Страны Басков, Испания, и Сандор Молнар из Национального университета Тайваня построили компьютерную модель, которая объясняет столкновение между двумя скоплениями галактик.
Скопления галактик являются крупнейшими объектами нашей Вселенной. Они представляют собой группы из сотен тысяч галактик, собранных вместе действием гравитации.
Как правило, скопления галактик растут в размерах за счет объединения с другими скоплениями галактик. Гравитационные силы заставляют их постепенно сближаться друг с другом, несмотря на постоянное расширение Вселенной.
Так, система, известная как “El Gordo”, крупнейшее известное скопление галактик, образовалась в результате столкновения между двумя крупными скоплениями галактик. Было обнаружено, что в процессе столкновения газ, находящийся в каждом из этих двух скоплений, разогрелся до очень высоких температур, начав светиться в рентгеновском диапазоне.
В рентгеновской области спектра это газовое облако напоминает по форме комету, два длинных хвоста которой протянулись между плотными ядрами двух скоплений галактик. Эта отчетливо выраженная конфигурация позволила исследователям установить относительную скорость столкновения, которая оказалась экстремально высокой (около 2200 км/с), так как эта скорость принимает предельное значение, допускаемое существующими теориями темной материи.
Эти редкие, экстремальные примеры скоплений галактик, находящихся в процессе столкновения, бросают вызов распространенному представлению о том, что темная материя состоит из тяжелых частиц, так как до сих пор ни одна такая частица не была зарегистрирована напрямую, несмотря на множество поставленных экспериментов по её поискам.
Том Броудхерст считает, что «поэтому важно найти новую модель, которая позволит лучше понять таинственную темную материю». Броудхерст является автором волновой модели темной материи, опубликованной в журнале Nature Physics в прошлом году.
Используя волновую модель темной материи, ученые интерпретировали наблюдаемые свойства газа и темной материи скопления галактик El Gordo «гидродинамически», разработав компьютерную систему расчета, учитывающую влияние темной материи, на которую приходится большая часть массы этого скопления галактик и которую можно наблюдать в рентгеновской области спектра из-за её экстремально высокой температуры ( порядка 100 миллионов Кельвинов). Доктор Броудхерст и доктор Молнар смогли получить уникальное расчетное решение для этого столкновения, благодаря кометоподобной форме облака горячего газа, и установили расположение и массы двух ядер из темной материи, которые проходят сквозь друг друга под углом с относительной скоростью примерно в 2200 км/с. Это означает, что суммарное выделение энергии в этом процессе больше, чем в любом другом известном космическом процессе, за исключением Большого взрыва.
Исследование было опубликовано в журнале The Astrophysical Journal.