Галактика-мишень LEDA 1313424 может раскрывать квантовую природу тёмной материи
Учёные предложили новое объяснение необычной структуры галактики LEDA 1313424, получившей неофициальное название «Галактика-мишень» из-за набора концентрических колец, напоминающих космическую мишень.
Галактика LEDA 1313424 выделяется среди известных объектов своей системой из множества чётко выраженных кольцевых структур. Ранее подобные образования пытались объяснить как результат древних столкновений галактик, при которых ударные волны плотности формируют расширяющиеся кольца вещества. Однако новая работа предлагает принципиально иной подход, связывая структуру галактики с квантовыми свойствами тёмной материи.
Авторы исследования рассматривают гипотезу, согласно которой тёмная материя может состоять из аксионов — гипотетических сверхлёгких частиц, которые в экстремально холодных условиях способны переходить в состояние бозе-эйнштейновского конденсата. В таком состоянии квантовые эффекты проявляются на макроскопическом уровне и могут влиять на распределение вещества в галактиках.
Согласно этой модели, в гало галактик могут формироваться так называемые «каустические кольца» — структуры, возникающие из-за упорядоченного распределения тёмной материи и сохранения углового момента. Эти кольца, как предполагают учёные, могут оказывать гравитационное влияние на обычное барионное вещество, формируя наблюдаемые кольцевые структуры.
Ранее для объяснения особенностей LEDA 1313424 предлагалась гипотеза мощного столкновения галактик, произошедшего десятки миллионов лет назад. Однако расчёты, выполненные исследователями, показали, что такая модель требует крайне высоких скоростей расширения внешних колец, которые трудно согласовать с известной динамикой галактических взаимодействий.
В новой интерпретации кольцевая структура не является следствием катастрофического столкновения, а отражает внутреннюю динамику тёмной материи. В этом случае кольца формируются не в результате ударных волн, а как проекция распределения гравитационного потенциала аксионного гало на диск галактики.
Авторы отмечают, что при подборе параметров модели радиусы наблюдаемых колец хорошо согласуются с теоретическими предсказаниями для каустических структур тёмной материи. Это позволяет предположить, что LEDA 1313424 может быть одним из наиболее наглядных косвенных проявлений квантовой природы тёмной материи.
Несмотря на это, аксионы и бозе-эйнштейновский конденсат тёмной материи остаются гипотетическими объектами, не получившими прямого экспериментального подтверждения. Поэтому предложенная модель рассматривается как альтернативная интерпретация, требующая дальнейшей проверки.
Исследование в журнале The Astrophysical Journal.