Слабовзаимодействующая тёмная материя может объяснить разнородность ультра-слабых карликов

Авторы не ограничились простым сравнением «плотные — значит такие-то, разреженные — значит другие». Они взяли идеализированные, но очень детальные компьютерные модели карликовых галактик вокруг Млечного Пути и посмотрели, как в них меняется тёмная материя, если частицы тёмной материи могут не только притягиваться гравитацией, но и сталкиваться друг с другом. Такой подход позволяет проследить не только форму плотностного профиля, но и стадию его «жизни» — от расширения центральной области до следующей фазы, когда ядро, наоборот, начинает сжиматься.

Зачем это было нужно? У ультра-слабых карликов наблюдают очень разные распределения тёмной материи, и это плохо укладывается в один-единственный сценарий. Авторы проверили, может ли самовзаимодействующая тёмная материя сама по себе дать такой разброс. Оказалось, что да: в моделях получаются и более «раздутые», и более плотные центральные области, если галактики находятся на разных этапах гравотермальной эволюции — это такой процесс, когда система сначала расширяет ядро, а потом переходит к коллапсу, то есть к обратному сжатию центра.

Самый важный вывод здесь в том, что большинство наблюдаемых ультра-слабых карликов, похоже, уже прошли пик расширения ядра и вошли в фазу коллапса. Это означает, что их центральная плотность не обязана оставаться постоянной: она может расти со временем. Ещё один интересный штрих — приливное «обдирание» галактики, то есть потеря вещества из-за гравитационного влияния Млечного Пути, ускоряет эту эволюцию. Поэтому карлики с более близкими проходами к центру Млечного Пути должны продвинуться дальше по пути коллапса, и это тоже помогает объяснить, почему их свойства так различаются.