Согласно исследованию, опубликованному в журнале Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, скрытое взаимодействие между частицами темной материи способно не ускорять формирование крупномасштабной структуры Вселенной, как предполагалось ранее, а, наоборот, замедлять этот процесс. Авторы работы рассмотрели возможность существования дополнительной силы, действующей помимо гравитации, которая может объяснить ряд расхождений в современных космологических наблюдениях.
В последние годы интерес к гипотезе «темной силы» заметно усилился. Поводом стали противоречия между наиболее точными наблюдениями за развитием Вселенной. Одни данные свидетельствуют, что в далеком прошлом расширение космоса могло происходить медленнее, чем предполагает стандартная модель. Одновременно наблюдения реликтового излучения указывают на более выраженную кластеризацию материи на крупнейших масштабах. Несмотря на небольшую величину этих расхождений, они заставляют ученых искать недостающие элементы существующей теории.
Одной из возможных версий считается наличие дополнительной силы, воздействующей исключительно на темную материю и не влияющей на обычное вещество. Как отметил исследователь Института теоретической физики «Периметр» Закари Вайнер, вся информация о темной материи до сих пор основана лишь на ее гравитационном влиянии, поэтому существование скрытых взаимодействий исключать нельзя.
Для проверки этой гипотезы ученые исследовали модели, в которых частицы темной материи притягиваются друг к другу не только за счет гравитации, но и посредством дополнительной дальнодействующей силы. На основе теоретических расчетов и космологических данных они оценили влияние такого механизма на расширение Вселенной и образование крупных космических структур.
Первоначально предполагалось, что дополнительное притяжение должно ускорить объединение частиц темной материи и привести к формированию более плотных скоплений. Однако расчеты показали иной результат. По словам Вайнера, одновременно с усилением притяжения начинает действовать другой эффект. Выяснилось, что по мере расширения Вселенной эта сила изменяет эволюцию темной материи таким образом, что ее частицы со временем становятся эффективнее легче.
Из-за этого усиление кластеризации оказывается недостаточным, чтобы увеличить гравитационный след материи в космическом микроволновом фоне. В итоге совокупное действие всех процессов чаще приводит к замедлению роста крупномасштабных структур.
Авторы исследования считают, что полученные результаты могут оказаться важными и для других направлений астрофизики. Ряд моделей, предложенных для объяснения недавних наблюдений спектроскопического инструмента темной энергии DESI, основан на аналогичных взаимодействиях темной материи. По мнению исследователей, обнаруженный механизм способен проявляться и в подобных сценариях.
По мере появления более точных данных новых космологических обзоров и обсерваторий такие исследования помогают уточнить возможные свойства темной материи. Закари Вайнер подчеркнул, что устройство Вселенной нередко оказывается значительно сложнее, чем подсказывает интуиция, поэтому подобные гипотезы требуют дальнейшей проверки.
