Sciencemag.cz
Related Articles
Výzkumný tým pod vedením University of Southern California vytvořil sérii superpočítačově simulovaných dvojčat naší Galaxie s cílem lépe porozumět podstatě temné hmoty.
Svůj simulační projekt nazvali COZMIC (Cosmological Zoom-in Simulations with Initial Conditions beyond Cold Dark Matter). Pro soubor studií se výzkumný tým rozhodl nasadit novou fyziku – nejen standardní částicovou fyziku a relativitu – a naprogramoval superpočítač, který prostřednictvím programu COZMIC vytvořil velmi podrobné kosmologické simulace, aby ověřil různé představy o tom, jak by se temná hmota mohla chovat.
„Chceme změřit hmotnosti a další kvantové vlastnosti těchto částic a také to, jak interagují se vším ostatním,“ uvádí spoluautorka studií (jedná se celkem o tři studie, viz níže) Vera Gluscevic. „Díky COZMICu jsme poprvé schopni simulovat galaxie, jako je ta naše, podle radikálně odlišných fyzikálních zákonů – a tyto zákony testovat na základě skutečných astronomických pozorování.“
„Naše simulace ukazují, že pozorování nejmenších galaxií lze využít k rozlišení modelů temné hmoty,“ doplňuje další z autorů studí Ethan Nadler.
Při studiích s COZMIC vědci počítali s následujícími scénáři chování temné hmoty:
Model kulečníkové koule: V této první studii se každá částice temné hmoty srazí s protony na počátku vesmíru, podobně jako kulečníkové koule, když se poprvé dají do pohybu. Tato interakce vyhlazuje struktury malých měřítek a eliminuje satelitní galaxie v Mléčné dráze. Studie zahrnuje také scénáře, ve kterých se temná hmota pohybuje vysokými rychlostmi, a další, v nichž je složena z částic s extrémně nízkou hmotností.
Smíšený model: Tato druhá studie představuje hybridní scénář, v němž některé částice temné hmoty interagují s normální hmotou, ale jiné jí procházejí.
Samostatně interagující model: V této třetí studii vědci simulovali scénář, ve kterém temná hmota interaguje sama se sebou jak na úsvitu času, tak i dnes, a mění tak formování galaxií napříč kosmickou historií.
V. Gluscevic dodává: „Zatímco mnoho předchozích simulačních sad zkoumalo účinky hmoty temné hmoty nebo její vlastní interakce, žádná dosud nesimulovala interakce temné hmoty s normální hmotou. Takové interakce přitom nejsou exotické nebo nepravděpodobné. Ve skutečnosti spíš existují.“
Tým tvrdí, že studie znamená velký krok vpřed při zjišťování podstaty temné hmoty. Doufají, že porovnáním svých dvojčat galaxií se skutečnými snímky z dalekohledů se mohou ještě více přiblížit k vyřešení jedné z největších záhad současné astrofyziky. Plánují rozšířit svou práci o přímé testování předpovědí ze svých simulací s daty z dalekohledů, aby mohl objevit známky chování temné hmoty ve skutečných galaxiích.
Ethan O. Nadler et al, COZMIC. I. Cosmological Zoom-in Simulations with Initial Conditions Beyond Cold Dark Matter, The Astrophysical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-4357/adceef
Rui An et al, COZMIC. II. Cosmological Zoom-in Simulations with Fractional non-CDM Initial Conditions, The Astrophysical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-4357/adce83
Ethan O. Nadler et al, COZMIC. III. Cosmological Zoom-in Simulations of Self-interacting Dark Matter with Suppressed Initial Conditions, The Astrophysical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-4357/adce82
Zdroj: University of Southern California / Phys.org, přeloženo / zkráceno
