Еще в 1930-х годах астрономы заметили, что галактики движутся намного быстрее, чем должны были, исходя из наблюдаемой массы. Расчеты показали, что в действительности они содержат намного больше массы, чем можно увидеть с помощью телескопов — этот гипотетический невидимый материал получил название «темная материя».
С тех пор астрономы пытаются определить, из каких частиц она состоит. Считалось, что материя может состоять из темных фотонов, аксионов, слабо взаимодействующих массивных частиц (WIMP), макрочастиц с массами в масштабе карликовой планеты и даже типа скалярных частиц старше, чем Большой взрыв.
Несмотря на то, что частица темной материи еще не найдена, ученым известно: гравитация ее сгустков может искажать свет от удаленных объектов. Исследователи использовали это искажение, называемое гравитационным линзированием, чтобы больше узнать о ее свойствах, в том числе измерить температуру.
Авторы исследования отмечают, что модель холодной (более массивной) темной материи хорошо работает в очень больших масштабах, но в ней появляется множество нестыковок в масштабе отдельных галактик. Несовершенство этой теории привело к появлению других моделей, а также «теплой» темной материи с более легкими и быстродвижущимися частицами.
Исследователи измерили яркость семи отдаленных квазаров с гравитационной линзой, чтобы найти изменения, вызванные ею, и использовали эти результаты для измерения размера ее линз.
Наблюдения исключили «горячую» темную материю, частицы которой движутся со скоростью, близкой к скорости света. Скорее всего, наиболее верной является модель «теплой» темной материи, однако не стоит исключать и того, что она является «холодной», говорится в исследовании.
Ранее российские физики разработали новый материал — основу для детектора легкой темной материи. Антиферромагнитный топологический изолятор позволит создать аксионные изоляторы, способные захватывать ее частицы.