Skaitmeniniai modeliai rodo, kad tamsiosios materijos halai, gaubiantys galaktikas, turėtų turėti „kūpsnius“ – reikšmingus sutankėjimus ties centru. Visgi stebėjimai – pavyzdžiui, žvaigždžių ir dujų judėjimo – rodo, kad daugumoje galaktikų tamsioji materija turi maždaug vienodo tankio platų centrinį branduolį. Kodėl tamsiosios materijos tankis galaktikų centruose yra daug mažesnis, nei prognozuoja modeliai?
© Brinckmann et al. 2018, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 474, 746.
Yra keletas hipotezių, bandančių atsakyti į šį klausimą, pavyzdžiui supernovų sprogimų sukeliamos dujų bangos arba tamsiosios materijos dalelių prigimtis. Dabar pasiūlytas dar vienas paaiškinimas, paremtas statistinės fizikos dėsniais.
Statistinė fizika yra fizikos šaka, nagrinėjanti daugybės dalelių rinkinių savybes, pavyzdžiui dujų ar skysčių. Jei tamsioji materija sudaryta iš elementariųjų dalelių, panašūs dėsniai turėtų galioti ir jai.
Vienas iš tokių dėsnių teigia, kad sistemos linkusios evoliucionuoti tai, kad pasiektų didžiausią entropiją, kitaip tariant, šiluminę pusiausvyrą. Apskaičiuotas tamsiosios materijos tankio pasiskirstymas, duodantis maksimalią entropiją, puikiai atitinka stebėjimų rezultatus. Ar tai jau galutinis atsakymas? Toli gražu. Tam, kad tamsioji materija pasiektų maksimalios entropijos būseną, jos dalelės turi pakankamai dažnai ir stipriai sąveikauti tarpusavyje. Vien gravitacinių sąveikų neužtenka, tad tamsioji materija turėtų sąveikauti dar kažkaip kitaip. Kaip – kol kas nežinia, bet išsiaiškinę atsakymą, galėtume suprasti ir tamsiosios materijos prigimtį.
Naujasis modelis duoda prognozę, kad panašiai tamsioji materija pasiskirsčiusi įvairaus dydžio galaktikose – ir nykštukinėse, kur pasiskirstymas išmatuotas gana tiksliai, ir masyviose, kurių centruose tiek žvaigždžių, kad nustatyti tamsiosios materijos poveikį yra sudėtinga. Patikrinti šią prognozę bus galima atliekant vis geresnius galaktikų stebėjimus.
Tyrimo rezultatai „arXiv“.
