Созданы виртуальные двойники Млечного Пути для понимания природы тёмной материи

AstroJournal: проведено моделирование Млечного Пути на суперкомпьютере

тестовый баннер под заглавное изображение

Ученые из Университета Южной Калифорнии, Калифорнийского университета в Сан-Диего, Обсерватории Карнеги и других исследовательских институтов создали продвинутый инструмент моделирования темной материи. Проект COZMIC (Cosmological Zoom-in Simulations with Initial Conditions beyond Cold Dark Matter) позволяет генерировать компьютерные двойники галактик, подобных Млечному Пути, с разнообразными характеристиками невидимой субстанции.

COZMIC впервые предоставляет возможность прямого сравнения влияния различных гипотез о природе темной материи на галактическую структуру. Команда осуществила серию вычислительных экспериментов на суперкомпьютерах, протестировав альтернативные модели: от частиц, взаимодействующих с барионной материей в ранней Вселенной, до темной материи с внутренними силами или состоящей из нескольких компонентов.

В рамках каждой модели исследователи изменяли массу, скорость и способность частиц к взаимодействию — как внутри своего вида, так и с обычным веществом. Это позволило получить спектр галактических структур для сопоставления с астрономическими наблюдениями. Особый фокус был направлен на карликовые галактики — по мнению авторов, эти системы наиболее восприимчивы к микрофизике темной материи и служат полигоном для верификации теорий.

Одна из целей проекта — преодоление ограничений стандартной модели, трактующей темную материю как холодную и неактивную. Как пояснила руководитель исследования Вера Глушевич (USC), впервые удалось смоделировать реалистичные галактики при принципиально разных физических законах — и соотнести результаты с телескопическими данными. Итоги работы представлены в публикациях журнала The Astrophysical Journal.

Следующим этапом станет детальное сопоставление симуляций с наблюдаемыми звездными системами для выявления характерных различий и маркеров конкретных моделей. Этот шаг может значительно сократить дистанцию к пониманию природы субстанции, составляющей 85% космической материи, и её роли в формировании крупномасштабной структуры мироздания.