Главная Новости Астрофизики предложили новый метод моделирования темной материи

Астрофизики предложили новый метод моделирования темной материи

Астрофизики давно пытаются обнаружить темную материю - неуловимую, невидимую силу, которая не отражает и не излучает свет, но составляет огромное количество материи - по некоторым оценкам, до 85% - во всей Вселенной.

Нечеткое моделирование темной материи

Одним из перспективных направлений исследований является концепция "нечеткой темной материи", гипотетической формы таинственной материи, которая, как предполагается, состоит из чрезвычайно легких скалярных частиц. 

Известно, что этот тип материи трудно смоделировать из-за его уникальных характеристик. Тем не менее, исследователи Университета Сарагосы в Испании и Института астрофизики в Германии предложили метод моделирования размытой темной материи, формирующей галактическое гало, - сообщает Альтернативная наука.

Метод, изложенный в статье в журнале Physical Review Letters, улучшает алгоритм, который команда представила в предыдущем исследовании.

"Аналитическая проблема для исследований, посвященных нечеткой темной материи, заключается в том, что ее отличительные особенности - гранулированные флуктуации плотности в коллапсировавших гало и нитях - на порядки меньше, чем любой инструментальный набор космологического моделирования, достаточно большой для точного отражения динамики космической паутины", - пояснил Phys.org Бодо Швабе, один из астрофизиков, проводивших исследование.

"Поэтому в течение многих лет люди пытались объединить эффективные количественные методы, отражающие крупномасштабную динамику, с алгоритмами, которые требуют больших аналитических затрат", - продолжает Швабе.

Метод n-тел - единственный способ моделирования темной материи?

Швабе и его коллега Йенс К. Нимейер считают, что разработанный ими метод - единственный, который в настоящее время способен успешно проводить моделирование темной материи.

Aстрофизики надеются, что новый аналитический метод поможет обнаружить темную материю

По их словам, используя разработанный ими алгоритм, они смогли определить распад космической паутины на нити с помощью так называемого "метода n-тел". Он предполагает разделение "начального поля плотности" на маленькие частицы, которые эволюционируют под действием гравитации.

"Метод n-тел - очень стабильный, хорошо проверенный и эффективный метод, но он не отражает флуктуации плотности мешающего нечеткого поля темной материи в филаментах и гало, - поясняет Швабе. - В крошечном суб-объеме нашего симуляционного блока, отслеживающего центр предварительно выбранного гало, мы, таким образом, переключились на другой алгоритм, известный как метод конечных элементов, который непосредственно эволюционирует в волновую функцию нечеткой темной материи и может, таким образом, захватить ее интерферирующие моды, дающие характерные гранулированные флуктуации плотности".

 

Швабе и Нимейер объединили методы n-тел и конечных элементов, которые широко используются, но редко объединяются для проведения космологического моделирования. В данном случае частицы n-тел переведены в состояние когерентных волновых пакетов, в "гауссовы пучки", а далее к нечеткой волновой функции темной материи.

Таким вот хитрым образом удалось провести моделирование.

Исследователи считают, что их метод поможет мировому научному сообществу лучше понять темную материю в целом.

Хотя проекты крупных телескопов, например, «Джеймс Уэбб», призваны раскрывать тайны темной материи и темной энергии, для осмысления их результатов потребуются новые методы моделирования неуловимых сил, причем в огромных масштабах.