Ruští fyzici provedli numerickou simulaci vzniku místních struktur z temné hmoty. Tato práce se týká populárních modelů neviditelné hmoty, jako jsou axiony a Fuzzy Dark Matter. Vědci dospěli k závěru, že v našem vesmíru mohou existovat analogy hvězd z temné hmoty. Předtisk s výsledky je zveřejněn na webu arXiv.org.
Různá astronomická pozorování nesouhlasí s předpokladem, že většina hmoty ve vesmíru je obsažena ve světelné hmotě, jako jsou hvězdy, a plyn s nimi spojený. Nejběžněji přijímaným vysvětlením této nesrovnalosti je v současné době hypotéza temné hmoty, která předpokládá existenci látky transparentní pro elektromagnetickou interakci, která odpovídá za většinu hmoty. Taková hmota by měla kolem galaxií vytvářet obrovské skořápky - svatozáře. Teoretici navrhli mnoho modelů temné hmoty, z nichž většina ji popisuje prostřednictvím dosud neobjevených elementárních částic s různými vlastnostmi.
Nová práce zkoumá vznik stabilních lokálních útvarů temné hmoty, které se samy gravitací udržují, podobně jako běžné hvězdy. Článek předpokládá, že částice temné hmoty jsou bosony a výsledné struktury jsou akumulací Bose-Einsteinova kondenzátu, to znamená, že závěry jsou platné pro takové populární modely neviditelné hmoty, jako jsou axiony a „rozmazané“temné hmoty. Charakteristickým rysem práce bylo modelování v rámci čistě kinetického režimu bez zohlednění vzájemné interakce částic temné hmoty. Poprvé se autorům podařilo ukázat, že hvězdy Bose mohou kondenzovat pouze díky gravitaci, není třeba činit žádné předpoklady o samočinném působení temné hmoty.
Axiony navrhli teoretičtí fyzici jako řešení problému pozorovaného narušení CP invariance (současné nahrazení všech částic antičásticemi a zrcadlový odraz systému v prostoru). Měly by mít nízkou hmotnost, slabě interagovat se známými částicemi a rozpadat se na dva fotony. „Rozmazaná“temná hmota se skládá z částic extrémně malé hmotnosti. Je tak malá, že odpovídající de Broglieho vlnová délka (měřítko, ve kterém se projevují kvantové vlastnosti těla) je srovnatelná s velikostí galaxií. V tomto případě se ukazuje, že částice jsou „rozmazané“na oběžných drahách kolem galaxií, stejně jako elektrony tvoří mraky v atomech, a nejsou to bodové částice na oběžných drahách jader.
Autoři dospěli k závěru, že hvězdy Bose z axionů se mohou zrodit během celého života vesmíru a jejich typická hmotnost bude velmi malá - budou to centrální objekty v miniklustech s hmotností 10-13 hmotností Slunce. Pokud budou i nadále hromadit částice, mohou překročit kritickou velikost a explodovat - taková událost je kandidátem na roli zdroje rychlých rádiových výbuchů. V případě „rozptýlené“temné hmoty mohou takové hvězdy vznikat také za relativně krátkou dobu. Navíc s určitou hmotou těchto částic tento model řeší problém nedostatku trpasličích satelitů velkých galaxií, jako je například Mléčná dráha: z numerických modelů vyplývá, že náš hvězdný systém by měl mít mnoho desítek satelitů a je pozorováno mnohem méně. Pokud je teorie „rozmazané“temné hmoty správná, pak trpasličí halokteré se měly stát počátečním základem pro malé galaxie, dokázaly zkondenzovat na mnohem menší hvězdy, které nejsou schopny kolem sebe pojmout spoustu obyčejné hmoty. Je však třeba poznamenat, že tato teorie je velmi omezena jinými astronomickými pozorováními, takže z ní zbývá jen malý rozsah možných hmotností částic.