Диссипация в темной материи меняет гравитационную эволюцию гало: ключ к компактным объектам
Группа астрофизиков представила новое исследование, в котором впервые учтена диссипация энергии в моделировании самовзаимодействующей темной материи (SIDM). Работа, опубликованная на arXiv, показывает, что охлаждение в центральных областях гало может кардинально изменить их гравитационную эволюцию.
Многие модели SIDM предполагают, что частицы темной материи могут не только упруго сталкиваться, но и испускать излучение, теряя энергию. Однако до сих пор этот эффект редко включался в численные симуляции. Авторы расширили N-телесный формализм для частых малоугловых самовзаимодействий (fSIDM), добавив эффективную диссипацию, и сравнили результаты с гравитационной гидродинамической моделью.
Выяснилось, что при достаточно сильном центральном охлаждении теплопроводность меняет направление: вместо того чтобы выравнивать температуру, она остается направленной внутрь, подавляя образование изотермического ядра. Внешние области гало за пределами масштабного радиуса охлаждаются эффективнее, чем нагреваются от теплопроводности, что приводит к большему притоку массы и менее выраженной впадине между ядром и внешним гало в профиле плотности.
Эти эффекты сильно зависят от скорости охлаждения, но слабо чувствительны к угловой зависимости сечения самовзаимодействия. По словам ученых, слабодиссипативные самовзаимодействия могут объяснить свойства недавно обнаруженного сильного гравитационного линзера в объекте JVAS B1938+666. Для этого требуются значительно меньшие времена эволюции или, что то же самое, меньшие сечения по сравнению с упругим случаем.
Результаты открывают новый путь для связи структуры гало и недавно сообщенных компактных объектов с микрофизикой темного сектора. Работа демонстрирует, что диссипация не просто ускоряет коллапс, а качественно меняет всю картину гравитационной эволюции, что важно для интерпретации астрофизических наблюдений.
