Кіріспе
Жарық жылдамдығына жуық жылдамдықпен қозғалатын қара материя бөлшектерінің теориялық түрі. Ыстық қара материя (HDM) – бұл ультрарелятивистік жылдамдықпен қозғалатын бөлшектерден тұратын қара материяның теориялық түрі. Қара материя – жарық шығармайтын немесе жарықты сіңірмейтін материя түрі. Физикада бұл қасиет қара материяның электромагниттік сәулеленумен өзара әрекеттеспеуімен сипатталады, осылайша оны қараңғы етеді және физикадағы дәстүрлі құралдармен анықтау мүмкін емес. Галактикалардың айналу қисықтарынан алынған деректер галактика массасының шамамен 80% көрінбейтінін көрсетеді, бұл зерттеушілерді қара материяның гравитациялық флуктуацияларға тигізетін әсері арқылы оны жанама түрде анықтауға мүмкіндік беретін жаңа әдістерді іздеуге мәжбүр етеді. Төменде көретініміздей, қара материяны "ыстық" (HDM) және "салқын" (CDM) типтеріне бөлу пайдалы – тіпті кейбіреулер "жылы" қара материяның (WDM) аралық түрін ұсынады. Бұл терминология қара материя бөлшектерінің массасына байланысты (ол олардың жылдамдығын анықтайды): HDM, CDM-ге қарағанда жылдам қозғалады, өйткені HDM бөлшектерінің массасы аз деп есептеледі.
Hot dark matter (HDM) is a theoretical form of dark matter which consists of particles that travel with ultrarelativistic velocities. Dark matter is a form of matter that neither emits nor absorbs light. Within physics, this behavior is characterized by dark matter not interacting with electromagnetic radiation, hence making it dark and rendering it undetectable via conventional instruments in physics. Data from galaxy rotation curves indicate that approximately 80% of the mass of a galaxy cannot be seen, forcing researchers to innovate ways that indirectly detect it through dark matter's effects on gravitational fluctuations. As we shall see below, it is useful to differentiate dark matter into "hot" (HDM) and "cold" (CDM) types–some even suggesting a middle ground of "warm" dark matter (WDM). The terminology refers to the mass of the dark matter particles (which dictates the speed at which they travel): HDM travels faster than CDM because the HDM particles are theorized to be of lower mass.
Галактиканың пайда болудағы рөлі
Қолданылу тұрғысынан алғанда, ыстық қара материяның таралуы Үлкен жарылыстан кейін галактикалар шоғыры мен супершоғырының қалай пайда болғанын түсіндіруге көмектеседі. Теория бойынша, қара материяның екі түрі бар: 1) "көрінетін галактикалар шоғырының жекелеген мүшелерінің айналасында жиналатын" және 2) "шоғырдың өзін қамтитын". Себебі, суық қара материяның жылдамдығы төмен болғандықтан, ол "кіші, галактика көлеміндегі іргелі бөлшектердің" көзі болуы мүмкін, суретте көрсетілгендей. Сондықтан, ыстық қара материя галактикалар шоғырын қоршап тұрған ірі массалық жиынтықтардың қалыптасуына сәйкес келуі керек. Алайда, COBE спутнигі өлшеген ғарыштық микротолқынды сәулелену деректерінің біркелкілігі жоғары, және мұндай жоғары жылдамдықты ыстық қара материя бөлшектері осындай тегіс бастапқы жағдайда галактика сияқты кішкентай жиынтықтарды құра алмайды, бұл қара материя теориясы мен нақты деректер арасындағы қарама-қайшылықты көрсетеді. Теориялық тұрғыдан алғанда, байқалатын Әлемдегі салыстырмалы түрде кішкентай масштабтағы құрылымдарды түсіндіру үшін суық қара материяны немесе WDM-ді пайдалану қажет. Яғни, ыстық қара материяның ғарыштық галактикалардың қалыптасуын түсіндіретін жалғыз зат ретінде қарастырылуы енді мүмкін емес, ол ыстық қара материяны аралас қара материя (MDM) теориясының кең ауқымына енгізеді.
Нейтринолар
Ыстық қара материя бөлшегінің мысалы – нейтрино. Нейтринолардың массасы өте кішкентай, және олар төрт негізгі күштің екеуіне қатыспайды: электромагниттік өзара әрекеттесу және күшті өзара әрекеттесу. Олар әлсіз өзара әрекеттесу арқылы, және, ең болжанатын нәрсе, гравитация арқылы өзара әрекеттеседі, бірақ осы күштердің нашарлығына байланысты оларды анықтау қиын. Қазіргі уақытта Жапонияның Гифу қаласындағы Super Kamiokande нейтрино обсерваториясы сияқты бірнеше жобалар осы нейтриноларды зерттеп жатыр.