Новаторская программа значительно сокращает время расчета процессов взаимодействия темной материи, обеспечивает высокую точность моделирования и позволяет выполнять ресурсоемкие симуляции на обычных ноутбуках.
Уже почти сто лет тайна темной материи является центральной проблемой космологии. Невидимая, но ощутимая своей гравитацией, она формирует структуру галактик и масштабные образования космоса. Исследователи из Института теоретической физики «Периметр» предлагают рассмотреть определенный вид темной материи — самовзаимодействующую темную материю (SIDM) и ее воздействие на развитие галактических структур, сообщает ScienceDaily.
Самовзаимодействующая темная материя обладает свойством частиц взаимодействовать друг с другом, оставаясь при этом изолированной от обычной материи (барионного вещества). Такие столкновения приводят к перераспределению энергии, вызывая уплотнения и концентрации темной материи вокруг галактик, известных как гало темной материи.
Свойства SIDM инициируют явление, называемое гравитермальной нестабильностью. Этот эффект приводит к медленному накоплению тепловой энергии и повышению плотности в центральной части гало темной материи. По мере утечки энергии к периферии ядро становится все более горячим и компактным, приближаясь к критическому состоянию коллапса.
Традиционные подходы к моделированию сталкиваются с трудностями при описании динамики гало темной материи. Некоторые методы подходят для ситуаций редких столкновений, другие — для плотной среды с частыми столкновениями. Однако промежуточные случаи остаются слабо исследованными. Новый вычислительный код KISS-SIDM, разработанный Джимом Гурианом и Саймоном Мэем, объединяет преимущества существующих подходов, оптимизируя использование ресурсов и повышая точность результатов. Код доступен для свободного использования другими исследователями.
«Ранее, если вы хотели протестировать различные параметры самовзаимодействующей темной материи, вам приходилось либо применять сильно упрощенную модель жидкости, либо обращаться к скоплению галактик, что требовало значительных вычислительных ресурсов. Новый код работает быстрее, и его можно запускать на вашем ноутбуке», — подчеркивает Гуриан.
Создатели нового инструмента уверены, что он станет важным стимулом для изучения темной материи, позволяя более детально исследовать ее экстремальные состояния и последствия таких явлений, как коллапс центральных областей гало. Ожидается, что будущие научные достижения откроют новые горизонты в понимании ключевых тайн мироздания, включая происхождение черных дыр и основные принципы формирования космических структур.
Фото: hi-tech.mail.ru