Os físicos russos realizaram uma simulação numérica da formação de estruturas locais a partir da matéria escura. Este trabalho se aplica a modelos populares de matéria invisível, como axions e Fuzzy Dark Matter. Os cientistas chegaram à conclusão de que podem existir análogos de estrelas da matéria escura em nosso universo. Uma pré-impressão com os resultados é publicada no site arXiv.org.
Várias observações astronômicas discordam da suposição de que a maior parte da massa do universo está contida em matéria luminosa, como estrelas, e o gás associado a elas. No momento, a explicação mais aceita para essa discrepância é a hipótese da matéria escura, que assume a existência de uma substância transparente à interação eletromagnética, responsável pela maior parte da massa. Essa matéria deve formar conchas enormes - halos - em torno das galáxias. Os teóricos propuseram muitos modelos de matéria escura, muitos dos quais a descrevem por meio de partículas elementares ainda não descobertas com propriedades diferentes.
O novo trabalho examina a formação de formações locais estáveis de matéria escura, que se retêm devido à autogravidade, semelhantes às estrelas comuns. O artigo assume que as partículas de matéria escura são bósons e as estruturas resultantes são acumulações de condensado de Bose-Einstein, ou seja, as conclusões são válidas para modelos populares de matéria invisível como axions e matéria escura "turva". Uma característica do trabalho foi a modelagem dentro da estrutura de um regime puramente cinético, sem levar em conta a interação das partículas de matéria escura entre si. Pela primeira vez, os autores foram capazes de mostrar que as estrelas de Bose só podem condensar devido à gravidade, nenhuma suposição sobre a auto-ação da matéria escura precisa ser feita.
Os eixos foram propostos por físicos teóricos como uma solução para o problema da violação observada da invariância do CP (substituição simultânea de todas as partículas por antipartículas e reflexão espelhada do sistema no espaço). Eles devem ter uma massa baixa, interagir fracamente com partículas conhecidas e decair em dois fótons. A matéria escura "turva" consiste em partículas de massa extremamente pequena. É tão pequeno que o comprimento de onda de de Broglie correspondente (a escala em que as propriedades quânticas do corpo se manifestam) é comparável ao tamanho das galáxias. Nesse caso, verifica-se que as partículas são "espalhadas" nas órbitas ao redor das galáxias, assim como os elétrons formam nuvens nos átomos, e não são partículas pontuais nas órbitas dos núcleos.
Os autores concluem que estrelas de Bose de axions podem muito bem nascer durante a vida do Universo, e sua massa típica será muito pequena - elas serão objetos centrais em miniclusters de 10-13 massas solares. Se continuarem a acumular partículas, podem exceder o tamanho crítico e explodir - tal evento é um candidato para o papel de uma fonte de rajadas de rádio rápidas. No caso da matéria escura "difusa", essas estrelas também podem se formar em um tempo relativamente curto. Além disso, para uma determinada massa dessas partículas, esse modelo resolve o problema da falta de satélites anões de grandes galáxias, como a Via Láctea: a partir de modelos numéricos, segue-se que nosso sistema estelar deveria ter muitas dezenas de satélites, e muito menos é observado. Se a teoria da matéria escura "embaçada" estiver correta, então halos anõesque deveriam se tornar a base inicial para pequenas galáxias, conseguiram se condensar em estrelas muito menores, incapazes de conter muita matéria comum ao seu redor. No entanto, deve-se notar que esta teoria é altamente limitada por outras observações astronômicas, de modo que apenas uma pequena faixa de massas de partículas possíveis permanece.
