Хотя темная материя составляет 85% всей материи во Вселенной, она не взаимодействует со светом. Его можно увидеть только через гравитационное влияние, которое оно оказывает на свет и другие вещества. Что еще хуже, попытки непосредственно обнаружить темную материю на Земле до сих пор не увенчались успехом.
Недавно команда из Гарвардского и Смитсоновского центра астрофизики провела детальное моделирование космоса из темной материи и дала несколько удивительных результатов. Точность любого моделирования темной материи зависит от предположений о темной материи. В этом случае команда предположила, что темная материя состоит из слабо взаимодействующих массивных частиц (WIMP) с массой примерно в 100 раз больше, чем у протона.
WIMP — одна из самых популярных теорий темной материи. Подобное компьютерное моделирование темной материи WIMP проводилось и раньше. Тем не менее, это было исключительно высокое разрешение, имитирующее объекты в масштабе от тридцати порядков величины.
В этом моделировании темная материя образовалась в гало вокруг галактик, как и наблюдается. Но что интересно, было обнаружено, что гало также развиваются во всех масштабах масс, от небольших гало масс планеты до гало галактик и массивных гало, которые образуются вокруг скоплений галактик. Эти ореолы имеют аналогичную структуру, где они наиболее плотные к центру, становясь более размытыми по краям. Тот факт, что это происходит во всех масштабах, делает это явной особенностью темной материи.
Хотя мелкомасштабные гало слишком малы, чтобы их можно было обнаружить по их гравитационному влиянию на свет, они могут рассказать о том, как темная материя взаимодействует с самой собой. Одна из идей о темной материи состоит в том, что когда частицы темной материи сталкиваются, они испускают гамма-излучение.
Некоторые наблюдения гамма-излучения намекают на избыток гамма-излучения, исходящий из центра нашей галактики, который может быть вызван темной материей. В этой конкретной модели большая часть гамма-излучения, производимого темной материей, будет исходить от гало меньшего размера.
Поскольку масштаб ореола может влиять на энергетический спектр гамма-лучей, эта модель делает конкретные прогнозы об избытке гамма-лучей, который мы должны видеть как в Млечном Пути, так и в других галактиках.
Темная материя остается одной из самых больших нерешенных проблем современной астрономии.