Russiske fysikere har utført en numerisk simulering av dannelsen av lokale strukturer fra mørk materie. Dette arbeidet gjelder populære modeller av usynlig materie som aksjoner og Fuzzy Dark Matter. Forskere har kommet til den konklusjonen at analoger av stjerner fra mørk materie kan eksistere i vårt univers. Et fortrykk med resultatene er publisert på nettstedet arXiv.org.
Ulike astronomiske observasjoner stemmer ikke overens med antagelsen om at mesteparten av massen i universet er inneholdt i lysstoff, slik som stjerner, og gassen som er forbundet med dem. For øyeblikket er den mest aksepterte forklaringen på dette avviket hypotesen om mørk materie, som antar eksistensen av et stoff som er gjennomsiktig for elektromagnetisk interaksjon, som står for det meste av massen. Slik materie skal danne enorme skall - glorier - rundt galakser. Teoretikere har foreslått mange modeller av mørk materie, hvorav de fleste beskriver det gjennom ikke oppdagede elementære partikler med forskjellige egenskaper.
Det nye verket undersøker dannelsen av stabile lokale formasjoner av mørk materie, som beholder seg selv på grunn av egenvekt, i likhet med vanlige stjerner. Artikkelen antar at mørke materiepartikler er bosoner, og de resulterende strukturene er klynger av Bose-Einstein-kondensat, det vil si at konklusjonene er gyldige for slike populære modeller av usynlig materie som aksjoner og "uskarpt" mørkt materiale. Et trekk ved arbeidet var modellering innenfor rammen av et rent kinetisk regime, uten å ta hensyn til interaksjonen mellom mørke materiepartikler med hverandre. For første gang var forfatterne i stand til å vise at Bose-stjerner bare kan kondensere på grunn av tyngdekraften. Ingen antagelser om selvvirkningen til mørk materie må gjøres.
Aksjoner ble foreslått av teoretiske fysikere som en løsning på problemet med den observerte brudd på CP-invarians (samtidig erstatning av alle partikler med antipartikler og speilrefleksjon av systemet i rommet). De skal ha lav masse, svakt samhandle med kjente partikler og forråtne i to fotoner. "Uklar" mørk materie består av partikler med ekstremt liten masse. Den er så liten at den tilsvarende de Broglie bølgelengden (skalaen hvor kroppens kvanteegenskaper manifesteres) er sammenlignbar med størrelsen på galakser. I dette tilfellet viser det seg at partiklene "smøres ut" i baner rundt galakser, akkurat som elektroner danner skyer i atomer, og ikke er punktpartikler i banene til kjerner.
Forfatterne konkluderer med at Bose-stjerner fra aksjoner godt kan bli født i løpet av universets levetid, og deres typiske masse vil være veldig liten - de vil være sentrale gjenstander i minikluster med en masse på 10-13 solmasser. Hvis de fortsetter å samle partikler, kan de overskride den kritiske størrelsen og eksplodere - en slik hendelse er en kandidat for rollen som en kilde til raske radioutbrudd. Når det gjelder "diffus" mørk materie, kan slike stjerner også dannes på relativt kort tid. Videre, for en viss masse av slike partikler, løser denne modellen problemet med mangelen på dvergsatellitter i store galakser, som Melkeveien: av numeriske modeller følger det at vårt stjernesystem burde ha mange titalls satellitter, og mye mindre blir observert. Hvis teorien om "uskarpt" mørkt materiale er riktig, så er dverghaloersom skulle bli det første grunnlaget for små galakser, har klart å kondensere til mye mindre stjerner uten å kunne holde mye vanlig materie rundt seg. Imidlertid bør det bemerkes at denne teorien er svært begrenset av andre astronomiske observasjoner, slik at bare et lite utvalg av mulige partikkelmasser gjenstår.
