Medförfattare till studien, Carlos Frenk, professor i fundamental fysik vid Ogden Institute for Computational Studies
Det mesta av saken i universum är mörk (förmed undantag av gammastrålning, som de avger under exceptionella omständigheter) och är helt annorlunda än det ämne som stjärnor, planeter och till och med människor tillverkas av.
Universum är ungefär 27% mörktmateria, och resten består mestadels av den lika mystiska mörka energin. Vanliga ämnen som planeter och stjärnor utgör relativt små 5% av universum.
Projicerad mörk materia densitet karta,skapad genom simulering, som mäter 2,4 miljarder ljusår på varje sida. Det kapslade torget (längst ner till vänster) är den djupaste förstoringen i modellen, bara 783 ljusår över, 500 gånger solsystemets storlek. I det infogade fyrkanten har de minsta tydligt synliga mörkämneshalor en massa som är jämförbar med jordens (0,000003 solmassor). Kredit: Dr. Sonak Bose, Center for Astrophysics, Harvard University.
Galaxer bildades och växte när det gassadekyls och kondenseras i mitten av enorma klumpar av denna mörka materia - de så kallade mörka materiens halor. Astronomer kan härleda strukturen hos stora halor av mörk materia från galaxernas egenskaper och gasen inuti dem.
De största gloriorna innehåller stora klusterhundratals ljusa galaxer som väger 1000 biljoner gånger mer än vår sol. Men forskare har ingen direkt information om mindre mörka materiahalor, som är för små för att innehålla galaxen. De kan bara studeras genom att simulera universums utveckling på en stor superdator.
En projicerad karta över mörk materias densitet skapad av simuleringar, som mäter 2,4 miljarder ljusårpå varje sida.. Medelstor fyrkant(överst till höger) har en diameter på strax under en miljon ljusår.Den minsta kvadraten (nederst till vänster) är den djupaste förstoringen: den är bara 783 ljusår tvärsöver, vilket är 500 gånger större än solsystemet.I den mellanliggande kvadraten (överst till höger) har de största halos av mörk materiaen massa som liknar den hos en rik galaxhop (en miljon biljoner gånger solens massa).I den minsta rutan (nederst till höger) har de minsta tydligt synliga gloriornamassa jämförbar med jordens (0,000003 solmassor).Sonak Bose, Centrum för astrofysik, Harvard University.
De minsta tros ha samma massa som jorden, enligt nuvarande populärvetenskapsteorier om mörk materia, som är kärnan i den nya studien.
Modellering utfördes med hjälp avsuperdatorns Cosmology Machine, en del av DiRAC högpresterande datorsystem i Durham, finansierat av Science and Technology Council (STFC) och datorer från Chinese Academy of Sciences.
Genom att utvidga det virtuella universum med sådana mikroskopiska detaljer kunde forskarna studera strukturen för mörk materiahalos, vars massor sträcker sig från jorden till ett stort kluster av galaxer.
Konstnärens intryck av mörkret från olika massor i universum. Upphovsman: Yu Jingchuan, Peking Planetarium
Till sin förvåning fann de att alla glorierstorlekarna har en mycket liknande inre struktur och är extremt täta i mitten, blir vanligare, med mindre klumpar som kretsar i de yttre regionerna. Forskarna sa att utan en mätningsskala var det nästan omöjligt att skilja en bild av en mörk materia-gloria i en massiv galax från en gloria med en massa som är en bråkdel av solen.
Vi förväntar oss att det kommer att finnas ett extremt antal små halos av mörk materia,innehåller en betydande del av all mörk materia i universum, men de kommer för det mesta att förbli mörka under hela den kosmiska historien eftersom stjärnor och galaxer växerbara i halos som är mer än en miljon gånger mer massiva än solen.
Professor Simon White från Max Planck Institute for Astrophysics, Tyskland
"Vår forskning belyser dessa små glorier när vi strävar efter att lära oss mer om vad mörk materia är och vilken roll den spelar i universums utveckling", avslutar forskarna.
Läs också
Andromedahalan närmar sig vår galax. Vi berättar varför det är viktigt
Symtom på coronavirus hos barn. Vad du bör vara uppmärksam på?
Unik molekyl utvecklad för att lagra solenergi