«Связка микроскопических торнадо» подарила Вселенной ее структуру — ученые

Ученые предложили новую теоретическую модель, которая может изменить наше понимание природы темной материи и ее поведения в масштабах галактик.

Согласно новому исследованию, темная материя — загадочная невидимая субстанция, которая составляет до 85% массы Вселенной, — может образовывать вращающиеся сгустки, пронизанные крошечными квантовыми вихрями. Эта гипотеза основана на моделировании так называемой ультралегкой темной материи — гипотетической формы вещества, частицы которой в миллион раз легче электрона и обладают необычными квантовыми свойствами.

Обычно темную материю представляют как облако тяжелых, инертных частиц, взаимодействующих между собой исключительно через гравитацию. Однако авторы новой работы предполагают, что если частицы ультралегкой темной материи слабо отталкиваются друг от друга, они могут вести себя как квантовая жидкость — суперфлюид. В этом состоянии вещество может формировать так называемые солитоны — устойчивые структуры, в которых гравитационное притяжение уравновешивается внутренним квантовым давлением. Подобные образования, по словам астрофизиков, могут быть размером от звезды до целой галактики.

При помощи симуляций ученые выяснили, что произойдет, если такой солитон будет вращаться — а это логично, если учесть, что большинство галактик имеют угловой момент. Результат удивил астрофизиков: оказалось, что внутри вращающегося солитона формируется решетка квантовых вихрей, аналогичная той, которая наблюдается в экспериментах с жидким гелием. Эти вихри — не классические потоки, как в урагане, а квантовые структуры, где плотность темной материи в центре каждого вихря падает до нуля. Вместе они формируют симметричную решетку, выровненную вдоль оси вращения.