Загадка скопления Эль-Гордо: темная материя может сталкиваться сама с собой

В семи миллиардах световых лет от Земли астрономы нашли неожиданное скопление галактик. Оно состоит из двух областей, которые сталкиваются друг с другом, а общая масса превышает два квадриллиона масс Солнца. За это скопление получило прозвище Эль-Гордо, что означает «толстяк». Необычность в том, что оно чрезвычайно велико для той эпохи Вселенной. Об этом рассказывает издание Phys.org.

Новое исследование, опубликованное в The Astrophysical Journal, предлагает объяснение: темная материя может взаимодействовать сама с собой. Стандартная модель холодной темной материи с трудом объясняет, как такое крупное скопление могло сформироваться так рано. Авторы рассматривают модель с двумя состояниями — основным и возбужденным. Большинство столкновений остаются упругими, как у обычного вещества, но при определенной энергии частица может перейти в возбужденное состояние, теряя кинетическую энергию. Это позволяет темной материи одновременно собираться в скопления и остывать.

Моделирование N-тел для сталкивающихся областей Эль-Гордо показало, что двухстадийная модель с упругими и неупругими столкновениями лучше всего соответствует наблюдениям. Она превосходит как модель без взаимодействий, так и модель только с упругими столкновениями. Однако есть неопределенность в точной массе скопления и скорости столкновения. Если масса окажется на нижней границе диапазона, модель не подойдет. Так что это возможное решение, но не окончательное.

Пока мы не наблюдаем частицы темной материи напрямую, все варианты остаются открытыми. Возможно, темная материя устроена сложнее, чем мы думали.