В центрах спиральных галактик – как близлежащих, так и галактик удаленных от нас на расстояние в миллиарды световых лет – лежат сферические области, состоящие из частиц темной материи. Такие области имеют две определяющие характеристики – плотность, сохраняющуюся постоянной в пределах некоторого радиуса, увеличивающегося с течением времени при одновременном уменьшении плотности. Это указывает на существование прямого взаимодействия между элементарными частицами, составляющими гало темной материи, и частицами нормальной материи – такими как протоны, электроны, нейтроны и фотоны.
Эта гипотеза противоречит наиболее популярной современной теории темной материи – так называемой модели Лямбда-CDM – согласно которой частицы холодной темной материи являются инертными и не взаимодействуют с другими частицами никаким иным образом, кроме гравитационного взаимодействия.
Эти важные находки были сделаны группой под руководством Гаури Шармы (Gauri Sharma) из Международной школы перспективных исследований SISSA (Италия), которая наблюдала большой набор из далеких галактик, расположенных на расстоянии около 7 миллиардов световых лет от нас.
До настоящего времени основные исследования по поискам темной материи были направлены на галактики, расположенные неподалеку от Млечного пути. В своей работе Шарма и ее команда задалась целью изучить распределение массы в спиральных галактиках, имеющих такую же морфологию, что и наша Галактика, но расположенных намного дальше от нас, а потому более молодых. Идея состояла в том, что изучение распределения массы в галактиках, находящихся на более ранних эволюционных этапах, поможет понять природу частиц темной материи.
В результате проведения исследования авторы нашли, что изучаемые далекие галактики также имеют гало из темной материи, и что в рамках этого гало имеется область постоянной плотности материи, начинающаяся от центра галактики до некоторого радиуса. Исследование, однако, выявило и весьма неожиданный факт, не укладывающийся в стандартные модели современной космологии – оказалось, что свойства близлежащих галактик и свойства более далеких галактик сильно различаются между собой. Так, область постоянной плотности в близлежащих галактиках имеет большие размеры и меньшую плотность. Согласно авторам, это указывает на взаимодействие между частицами темной материи и нормальной материи, которое «запрещено» в модели Лямбда-CDM.