Наша найкраща модель Всесвіту не сходиться з реальністю. Не десь на краю видимого космосу — а в серці найзвичайніших маленьких галактик. Комп'ютер каже одне, телескоп уперто показує інше, і так уже тридцять років. Хтось із них помиляється — і від того, хто саме, залежить відповідь на питання, з чого складається 85% матерії Всесвіту.
Про темну матерію ми не знаємо майже нічого — але як вона має розподілятися, передбачити вміємо. Симуляції холодної темної матерії дають чітку відповідь: у центрі кожного гало густина має різко зростати — утворюється так званий касп, пік густини, де вона росте обернено пропорційно відстані до центру. Це не припущення, а прямий наслідок гравітації: знаменитий профіль Наварро — Френка — Вайта у 1996 році показав, що каспи виникають у гало будь-якої маси.
А тепер спостереження. Найкраще місце для перевірки — карликові галактики: там темної матерії до 99% маси, а зірок так мало, що вони майже не заважають. Криві обертання таких галактик вимірювали десятки разів, і результат один: ніякого каспа. У центрі — «ядро», плато майже сталої густини. Симуляції кажуть «пік», телескопи кажуть «полиця». Це і є проблема каспа — одна з найстаріших нерозв'язаних загадок космології.
Пояснення є, і обидва інтригують. Перше: спалахи зореутворення. Наднові знову й знову виштовхують газ із центру галактики, гравітаційний потенціал «тремтить» — і за мільярди років це розгойдування виносить темну матерію з центру, перетворюючи касп на ядро. Друге пояснення сміливіше: касп зникає, бо темна матерія — не проста «холодна» частинка. Якщо її частинки зрідка стикаються між собою, центр гало «розігрівається» і розгладжується сам. А якщо частинка ультралегка, вона поводиться як хвиля завдовжки в тисячі світлових років — і касп неможливий у принципі, його розмиває квантова механіка.
Тобто крива обертання непримітної карликової галактики може виявитися вимірюванням властивостей елементарної частинки, якої не бачив жоден колайдер. Відповідь про мікросвіт, можливо, першими дадуть телескопи.
