Внутри суперкомпьютера пятнадцать устойчивых волновых сгустков — солитонов — сталкиваются, чтобы сформировать гало тёмной материи. Эти волны подчиняются уравнению, которое в начале XX века вывел Эрвин Шрёдингер для электронов, но теперь они рисуют портрет гигантского галактического кокона. Модель Fuzzy Dark Matter (тёмная материя из сверхлёгких бозонов-волн) предполагает, что невидимая субстанция ведёт себя не как рой частиц, а как поле, и это поле интерферирует само с собой, как рябь на поверхности моря. Каждая интерференционная волна — это квантовая суперпозиция бесчисленных бозе-частиц, рождающая мелкозернистые сгустки и разрежения плотности (гранулярность). Астрофизикам давно хотелось понять: чувствует ли обычный газ, плавающий в том же гало, эту быструю рябь? Или он колышется лишь под действием медленной, усреднённой зыби гравитации?

Чтобы выяснить это, в игру вступил код CAFE-FDM, решающий полную систему: гравитация описывается уравнением Пуассона, квантовое поле — уравнением Шрёдингера, а газ — уравнениями Эйлера. Газ задавали в широком диапазоне температур — от почти абсолютного нуля до тысячи градусов — и позволяли всему ансамблю «остыть» от бурного рождения, достигнув вириализации (равновесия после сжатия). Затем, словно гирлянда датчиков, 16 виртуальных линий пронизали расчётный объём, записывая колебания плотности тёмной материи и газа с течением времени. Эти временные ряды обработали инструментами спектрального анализа: вычислили автокорреляцию — меру схожести сигнала с самим собой — и кросс-корреляцию между компонентами.

Результаты проявили чёткую иерархию. Колебания FDM затухали быстро, как круги от брошенного в воду камня; газ, напротив, помнил свои движения вдесятеро дольше, словно глубинная зыбь, качающая большой корабль. Но самым красноречивым оказался кросс-корреляционный портрет: взаимная связь между рябью и зыбью почти отсутствовала. Стоило системе успокоиться, как газовая компонента переставала следовать за мелкими дрожаниями тёмной материи. Иными словами, барионный газ реагирует лишь на глобальный скат гравитационного потенциала — на усреднённую «гору» плотности, а не на её микрорельеф. Этот вывод справедлив для всех протестированных температур.

Для охотников за тёмной материей это сообщение с горько-сладким привкусом. С одной стороны, надежда напрямую разглядеть квантовую рябь в движении звёзд или газа тускнеет: природа поставила эффективный фильтр низких частот. С другой — обнаруженная иерархия времён сама становится тонким диагностическим лезвием. Будущие симуляции с учётом магнитных полей, охлаждения газа и рождающихся звёзд могут изменить картину; возможно, вековые накопления эффектов за миллиарды лет оставят отпечаток. По краю центрального солитонного ядра — самого плотного сгустка — флуктуации могут быть сильнее, и их ещё предстоит изучить.

Океан тёмной материи продолжает скрывать свою природу. Рябь на его поверхности слишком стремительна для тяжёлых вод газа, и мы видим лишь ленивую зыбь. Но океан этот наполняет всю галактику, и, научившись читать ритмы зыби, астрофизики, возможно, сумеют восстановить портрет невидимых волн по их многолетнему шёпоту.