Тёмную материю никто не видел, но её притяжение чувствует каждая галактика. Чаще всего её представляют как море одинаковых молчаливых частиц. Новая работа рисует более живую картину: два сорта частиц, тяжёлый и лёгкий, и между ними идёт постоянный обмен. Тяжёлая частица, сталкиваясь с другой, может превратиться в лёгкую, а разница в массе выстреливает наружу крошечной порцией движения — как будто внутри спрятана сжатая пружина.
Эти микровзрывы не дают лёгким частицам собираться в тесные кучи. Возникает давление, которое разглаживает скопления на определённом размере — примерно в несколько сотен тысяч световых лет. В распределении вещества появляются тёмные звуковые волны, похожие на круги на воде, только застывшие в пространстве. Самые чувствительные «линейки» для таких измерений — далёкие облака водорода, просвеченные светом квазаров (так называемый Лайман-альфа лес).
Авторы просчитали историю такой смеси от ранней Вселенной до наших дней и наложили на неё данные с реальных наблюдений. Оказалось, что слишком быстрые превращения быстро израсходуют весь запас тяжёлых частиц, и эффект пропадёт. Слишком медленные — не успеют повлиять на структуру. Допустимая область замкнулась в кольцо: параметры должны попадать в узкий коридор, чтобы и след оставить, и не исчезнуть раньше времени. Это первый случай, когда термодинамику тёмного сектора удалось пощупать не через гипотетические частицы в лаборатории, а по узору из галактик на небе.
Разница масс между двумя тёмными частицами может быть в сто тысяч раз меньше массы электрона — примерно как отличие в весе двух яблок на пылинку.