Введение
Теоретическая форма частиц темной материи, движущихся со скоростью, близкой к скорости света. Горячая темная материя (HDM) – это теоретическая форма темной материи, состоящая из частиц, движущихся с ультрарелятивистскими скоростями. Темная материя – это форма материи, которая не излучает и не поглощает свет. В физике это поведение характеризуется отсутствием взаимодействия темной материи с электромагнитным излучением, что делает её невидимой и необнаружимой с помощью обычных физических приборов. Данные, полученные на основе кривых вращения галактик, указывают на то, что примерно 80% массы галактики невидимо, что побуждает исследователей разрабатывать способы её косвенного обнаружения по влиянию темной материи на гравитационные флуктуации. Как будет показано ниже, полезно различать "горячую" (HDM) и "холодную" (CDM) темную материю – некоторые даже предполагают существование промежуточного варианта, "теплой" темной материи (WDM). Эта терминология относится к массе частиц темной материи (которая определяет скорость их движения): HDM движется быстрее, чем CDM, поскольку считается, что частицы HDM имеют меньшую массу.
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.
Роль в формировании галактик
С точки зрения применения, распределение горячей темной материи также может помочь объяснить, как сформировались скопления и суперскопления галактик после Большого взрыва. Теоретики утверждают, что существует два класса темной материи: 1) та, которая "концентрируется вокруг отдельных галактик в скоплении", и 2) та, которая охватывает "скопление в целом". Поскольку холодная темная материя обладает меньшей скоростью, она может быть источником "меньших сгустков размером с галактику", как показано на изображении. Следовательно, горячая темная материя должна соответствовать формированию более массивных образований, окружающих целые скопления галактик. Однако данные космического микроволнового фонового излучения, полученные со спутника COBE, демонстрируют высокую однородность, и такие высокоскоростные частицы горячей темной материи не могут сформировать сгустки размером с галактики, исходя из столь гладкого начального состояния. Это подчеркивает расхождение между предсказаниями теории темной материи и фактическими данными. Теоретически, для объяснения относительно малых структур в наблюдаемой Вселенной необходимо привлекать холодную темную материю или WDM. Иными словами, горячая темная материя больше не может быть единственным объяснением формирования космических галактик, что приводит к включению горячей темной материи в более широкую рамку теории смешанной темной материи (MDM).
Нейтрино
Примером частицы горячей тёмной материи является нейтрино. Нейтрино обладают очень малой массой и не участвуют в двух из четырех фундаментальных взаимодействий – электромагнитном и сильном. Они взаимодействуют посредством слабого взаимодействия и, вероятнее всего, гравитации, но из-за незначительной силы этих взаимодействий их трудно обнаружить. В настоящее время эти нейтрино изучают несколько проектов, таких как нейтринная обсерватория Super Kamiokande, расположенная в Гифу, Япония.