Теорема no-go: ультралегкая темная материя не объясняет гало галактик
Международная группа физиков представила новую теорему, которая накладывает жесткие ограничения на модели темной материи, предсказывающие существование солитонов — компактных стабильных конфигураций поля. Результаты опубликованы в репозитории arXiv.
Авторы доказали, что для типичных не топологических, не релятивистских и сферически симметричных солитонов в трех пространственных измерениях индекс зависимости массы от радиуса (?) не может лежать в интервале от 0 до 3. Это исключает значения, при которых масса растет медленнее, чем куб радиуса.
Теорема применима к широкому классу самодействий — не обязательно степенных, допускающих неаналитичность и производные связи. Она также распространяется на самогравитирующие баротропные жидкости с произвольным уравнением состояния.
По словам исследователей, наблюдения показывают, что в центрах галактических гало темной материи индекс ? составляет около 1,7. Это значение попадает в запрещенный диапазон, что делает модели ультралегкой скалярной темной материи и темной материи в виде жидкости несостоятельными в качестве естественного объяснения.
Учёные отмечают, что теорема не требует предположений о точной форме профиля плотности солитона. Единственное условие — силы (градиентная энергия, самодействие и гравитация) не должны быть сбалансированы с высокой точностью, что является редкой тонкой настройкой.
Таким образом, популярные гипотезы о природе темной материи, основанные на ультралегких скалярных полях или жидкостях, сталкиваются с серьёзным теоретическим препятствием. Для их спасения потребуются дополнительные механизмы, выходящие за рамки стандартных предположений.
