Недавно обнаруженный астрономами объект не поддаётся объяснению через модели холодной или теплой темной материи. Ученые считают, что пора рассмотреть альтернативные концепции.
Темная материя составляет 85% всего вещества Вселенной и играет ключевую роль в формировании галактик и звёзд. Без нее невозможно было бы быстрое образование звезд и галактик, что, в свою очередь, сделало бы невозможным существование нашего вида.
Природа темной материи остается загадкой. До 2020-х годов ученые полагали, что она состоит из слабо взаимодействующих частиц, известных как вимпы(от англ. WIMP, Weakly Interacting Massive Particle). Однако недавние открытия поставили эту теорию под сомнение. Например, столкновение галактик Пуля показало, что вимпы не могли бы замедлить их движение, как это предполагалось.
Международная группа астрофизиков изучила недавно открытый объект JVAS B1938+666, чтобы понять природу темной материи. Они пришли к выводу, что ни модель холодной, ни горячей темной материи не соответствуют наблюдениям этого объекта. Результаты исследования были опубликованы на сайте Nature.
JVAS B1938+666 — далёкая карликовая эллиптическая галактика из созвездия Дракон, расположенная в 10,13 миллиардах световых лет от нас (z=0,881) , которая в 2012 году считалась самой далёкой галактикой для человечества. Она интересна тем, что действует как гравитационная линза, увеличивая изображение более далёкой, пока безымянной галактики, находящегося в 17,65 миллиарда световых лет от нас(z=2,059). И в этом объекте астрономы обнаружили какой-то третий, но более близкий объект, который оказывает значительное гравитационное влияние. Его масса оценивается в 190 миллионов масс Солнца, но никаких видимых признаков его присутствия нет — возможно, он состоит из темной материи.
Моделирование показало, что этот объект находится примерно в 12 миллиардах световых лет от нас, имеет точечную массу в центре и равномерный диск, обращенный к Земле. На расстоянии около 460 световых лет от центра плотность объекта резко снижается. Наиболее подходящей моделью является объект с массой в три миллиона солнечных масс и радиусом ядра около 30 световых лет.
Исследователи предполагают, что в центре этого объекта может находиться или сверхмассивная черная дыра или плотное звездное скопление. Однако черная дыра в гало из темной материи не согласуется с моделями как холодной, так и теплой темной материи
Авторы работы считают, что их объект не соответствует ни одной известной астрофизической системе. Они предлагают рассмотреть гипотезу о самовзаимодействующей темной материи, которая может образовывать черные дыры в центрах гало из темной материи.
Тем не менее, на наш взгляд, утверждение о том, что объект не соответствует известным системам, не совсем верно. Существуют гипотезы, что темная материя может состоять из темных шаровых скоплений реликтовых черных дыр с массой в несколько солнечных масс каждая. Такие скопления должны иметь радиус около 10 световых лет и массу до миллиона солнечных масс, что близко к параметрам центральной области объекта.
Если это так, то перед нами первые наблюдения темного шарового скопления. Модель, в которой темная материя состоит из таких скоплений, не требует введения частиц темной материи, что решает проблему их взаимодействия в скоплении галактик Пуля. Окончательно подтвердить эту гипотезу смогут будущие наблюдения за гравитационными волнами, которые будут чувствительны к слияниям черных дыр соответствующих масс.