Гигантское облако невидимого вещества работает как кривое зеркало — искажает свет далёкой галактики. По этим искажениям астрономы могут взвесить облако и заглянуть в его недра. Именно так, с помощью природной гравитационной линзы с кодом JVAS B1938+666, учёные наткнулись на странность: внутри линзы прячется объект массой в миллион солнц, но сжатый до неожиданно маленького объёма. Словно крошечная свинцовая дробинка внутри пушистого комка ваты.
Авторы работы проверили, может ли такое ядро получиться из обычного тёмного вещества. Оказалось, нет — только если предположить, что частицы тёмного вещества иногда сталкиваются и обмениваются энергией, как бильярдные шары. Тогда облако начинает «греться» изнутри, и его центральная часть сжимается ещё сильнее — возникает вторичное плотное ядро, в точности как то, что увидели в линзе. Этот процесс называют глубоким коллапсом ядра, и он естественно предсказывается моделями самодействующего тёмного вещества.
Другой вариант — внутрь обычного холодного облака могла залететь чёрная дыра средней массы и утрамбовать вещество вокруг себя. Но чтобы подогнать результат под наблюдения, чёрная дыра должна была сначала вырасти в карликовой галактике-спутнике, а потом потерять почти всю свою массу — в сто тысяч раз! — когда её ободрала приливными силами основная галактика-линза. Возможно ли такое в реальном космосе, пока неясно. А вот самодействующее тёмное вещество справляется с задачей без натяжек.
как её написали авторы, на английском arXiv:2606.12909
A $$10^6\,M_\odot$$ object has recently been inferred from gravitational imaging of the strong-lensing system JVAS B1938+666, exhibiting an unusually dense inner region embedded within an extended envelope, far exceeding expectations for cold dark matter (CDM) halos. Using gravothermal fluid simulations, we show that such a structure arises naturally in self-interacting dark matter (SIDM) halos evolving into a deep core-collapse phase, where a secondary dense central core forms within an extended profile. The resulting density structure closely matches the inferred properties of the lensing object. We also demonstrate that a similar profile could be reproduced in CDM in the presence of an intermediate-mass black hole, but this requires an early-forming progenitor that subsequently loses $$5$$ orders of magnitude in mass through tidal stripping by the lens galaxy. Whether such a scenario can be realized in realistic cosmological environments remains an open question.
Гравитационные линзы работают как гигантские естественные телескопы: массивный объект на переднем плане искривляет и усиливает свет далёкого источника, позволяя разглядеть детали, недоступные никаким приборам.
Если тёмное вещество действительно способно сталкиваться, то в центрах галактик могли бы существовать невидимые «звёзды» из тёмной материи — объекты, которые не излучают свет, но выдают себя гравитацией. Эта идея обыгрывается в романе Стивена Бакстера «Плот».