Учёные создали цифровые двойники Млечного Пути для исследования природы тёмной материи

Группа исследователей из Университета Южной Калифорнии, UC San Diego, Карнеги-обсерватории и других научных учреждений представила новый инструмент для моделирования тёмной материи — проект COZMIC (Cosmological Zoom-in Simulations with Initial Conditions beyond Cold Dark Matter). Разработка позволяет создавать виртуальные аналоги галактик, подобных Млечному Пути, с учётом различных сценариев формирования, основанных на альтернативных гипотезах о свойствах тёмной материи. Результаты работы опубликованы в трёх статьях в The Astrophysical Journal.

Модель COZMIC даёт возможность проводить прямое сравнение того, как разные типы тёмной материи влияют на структуру галактик. В ходе серии суперкомпьютерных симуляций учёные протестировали несколько нестандартных моделей: от тёмной материи, взаимодействующей с обычной на ранних этапах эволюции Вселенной, до сценариев с самовзаимодействующей или многокомпонентной тёмной материей. В симуляциях варьировались параметры частиц — масса, скорость и способность к взаимодействию — для анализа их вклада в формирование галактических структур.

Особое внимание было уделено маломассивным галактикам. По мнению авторов исследования, именно эти объекты наиболее чувствительны к свойствам тёмной материи на микрофизическом уровне и способны служить ключевыми индикаторами в проверке теоретических моделей.

Одной из задач проекта стало преодоление ограничений стандартной космологической модели, где тёмная материя рассматривается исключительно как холодная и инертная. Руководитель группы Вера Глушевич (USC) отметила, что COZMIC впервые позволяет смоделировать галактики с разными физическими законами и сопоставить их с данными астрономических наблюдений.

В ближайших планах команды — проведение более детального сравнения симуляций с реальными галактиками, чтобы выделить характерные черты, которые могли бы указывать на природу тёмной материи. Исследователи надеются, что эти данные помогут приблизиться к пониманию вещества, составляющего около 85 % массы всей материи во Вселенной, и его роли в формировании структуры космоса.