Каждая галактика окружена тёмной материей. Её невозможно увидеть при прямом наблюдении, но убедиться в существовании этой материи можно косвенно — по её гравитационному воздействию. Это невидимое для приборов гало намного больше яркой центральной части и имеет практически сферическую форму.

Недавние исследования показали, что гало очень "комковатое" по структуре. Однако, как стало ясно из новой модели, структура гало Млечного пути гораздо более сложная, чем считалось ранее.

По словам исследователей, обнаружено почти 10 тысяч подструктур меньшего размера (субгало) — это на порядок больше, чем в любом другом предыдущем исследовании. А некоторые из субгало, оказывается, имеют ещё и собственные подструктуры — субсубгало. "Теоретически такое предполагалось, но на модели это было показано впервые ", — говорит профессор университета Калифорнии в Санта-Круз (University of California Santa Cruz — UCSC) Пьеро Мадо (Piero Madau), проводивший это исследование.

Распределение тёмной материи в Млечном пути 13,3 миллиарда лет назад, через 460 миллионов лет после Большого Взрыва. Практически, это начальные условия моделирования (иллюстрация J. Diemand, M. Kuhlen, P. Madau).

"Астрономы продолжают открывать ближайшие карликовые галактики, но таких объектов известно около 15, тогда как в нашей модели получилось 120 субгало сопоставимого размера. Так где же находятся их галактики и почему мы их не видим?.." — увы, Диман, задающий этот вопрос, ответа не знает, да и мы ему помочь ничем не можем. Действительно, почему же мы их не видим?

Распределение тёмной материи в Млечном пути в разные периоды. Верхний ряд: 12,8, 12,0 и 10,3 миллиарда лет назад; нижний ряд: 6,8, 3,4 миллиарда лет назад и настоящее время (иллюстрация J. Diemand, M. Kuhlen, P. Madau).

Их эволюция начинается как раз с того, что "нормальная" материя падает в "гравитационные колодцы", созданные сгущениями тёмной материи. Затем она попадает в их центры, подвергается сжатию со всеми вытекающими последствиями (разогрев, ядерные реакции) и в дальнейшем даёт жизнь галактикам.

Используя астрофизические данные, учёные UCSC воспроизвели механизм формирования сгустков тёмной материи. Процесс моделирования длился несколько месяцев. Оно проводилось на Columbia — самом крутом из суперкомпьютеров NASA, использовавшем от 300 до 400 процессоров, и заняло 320 тысяч часов процессорного времени.

Кстати, если верить Диману, работа выполнена на пределе возможностей современной компьютерной техники.

Четыре самых крупных субгало тёмной материи в наши дни. Как видно, внутри этих субгало находятся пятнышки поменьше — субсубгало (иллюстрация J. Diemand, M. Kuhlen, P. Madau).

Начальный момент моделирования — Вселенная в возрасте каких-то 50 миллионов лет. В этом процессе анализировалось поведение тёмной материи (условно обозначенной в виде 234 миллионов частичек) от самого раннего времени до современного состояния, когда гало Млечного пути сформировалось в своём нынешнем виде.

Карта распределения гамма-излучения, вызванного, по мнению исследователей, аннигиляцией в тёмной материи. На врезке слева — направление, противоположное движению к центру галактики. Справа — самое крупное субгало тёмной материи (иллюстрация J. Diemand, M. Kuhlen, P. Madau).

В модели гало учёные обнаружили пять массивных субгало (каждое по 30 миллионов масс Солнца) и множество