Fizicienii ruși au efectuat o simulare numerică a formării structurilor locale din materia întunecată. Această lucrare se aplică modelelor populare de materie invizibilă, cum ar fi axiile și Fuzzy Dark Matter. Oamenii de știință au ajuns la concluzia că analogii stelelor de materie întunecată pot exista în universul nostru. O preimprimare cu rezultatele este publicată pe site-ul arXiv.org.
Diverse observații astronomice nu sunt de acord cu presupunerea că cea mai mare parte a masei din univers este conținută în materia luminoasă, cum ar fi stelele, și gazul asociat acestora. În acest moment, explicația cea mai general acceptată pentru această discrepanță este ipoteza materiei întunecate, care presupune existența unei substanțe transparente la interacțiunea electromagnetică, care reprezintă cea mai mare parte a masei. O astfel de materie ar trebui să formeze cochilii uriașe - halouri - în jurul galaxiilor. Teoreticienii au propus numeroase modele de materie întunecată, dintre care majoritatea o descriu prin particule elementare nedescoperite încă cu proprietăți diferite.
Noua lucrare examinează formarea unor formațiuni locale stabile de materie întunecată, care se păstrează din cauza gravitației de sine, asemănătoare stelelor obișnuite. Articolul presupune că particulele de materie întunecată sunt bosoni, iar structurile rezultate sunt acumulări de condens Bose-Einstein, adică concluziile sunt valabile pentru modele atât de populare de materie invizibilă precum axiunile și materia întunecată „încețoșată”. O caracteristică a lucrării a fost modelarea în cadrul unui regim pur cinetic, fără a lua în considerare interacțiunea particulelor de materie întunecată între ele. Pentru prima dată, autorii au reușit să demonstreze că stelele Bose se pot condensa numai datorită gravitației, nu trebuie făcute ipoteze despre auto-acțiunea materiei întunecate.
Axiunile au fost propuse de către fizicienii teoretici ca soluție la problema încălcării observate a invarianței CP (înlocuirea simultană a tuturor particulelor cu antiparticule și reflectarea în oglindă a sistemului în spațiu). Ar trebui să aibă o masă mică, să interacționeze slab cu particulele cunoscute și să se descompună în doi fotoni. Materia întunecată „neclară” constă din particule de masă extrem de mică. Este atât de mică încât lungimea de undă corespunzătoare de Broglie (scara la care se manifestă proprietățile cuantice ale corpului) este comparabilă cu dimensiunea galaxiilor. În acest caz, se dovedește că particulele sunt „pătate” pe orbite în jurul galaxiilor, la fel cum electronii formează nori în atomi și nu sunt particule punctuale în orbitele nucleelor.
Autorii concluzionează că stelele Bose din axii se pot naște în timpul vieții Universului, iar masa lor tipică va fi foarte mică - vor fi obiecte centrale în miniclusterele 10-13 mase solare. Dacă continuă să acumuleze particule, pot depăși dimensiunea critică și pot exploda - un astfel de eveniment este un candidat pentru rolul unei surse de explozii radio rapide. În cazul materiei întunecate „difuze”, astfel de stele se pot forma și într-un timp relativ scurt. Mai mult, cu o anumită masă de astfel de particule, acest model rezolvă problema lipsei sateliților pitici ai galaxiilor mari, cum ar fi Calea Lactee: din modelele numerice rezultă că sistemul nostru stelar ar trebui să aibă multe zeci de sateliți și se observă mult mai puțin. Dacă teoria materiei întunecate „neclare” este corectă, atunci halouri piticecare trebuiau să devină baza inițială pentru galaxiile mici, au reușit să se condenseze în stele mult mai mici, care nu sunt capabile să dețină o mulțime de materie obișnuită în jurul lor. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că această teorie este sever limitată de alte observații astronomice, astfel încât rămâne doar o gamă mică de mase de particule posibile.
