Руските физици са извършили числена симулация на образуването на локални структури от тъмна материя. Тази работа се отнася за популярни модели на невидима материя като аксиони и размита тъмна материя. Учените са стигнали до извода, че в нашата Вселена могат да съществуват аналози на звезди от тъмната материя. Предпечатка с резултатите е публикувана на уебсайта arXiv.org.
Различни астрономически наблюдения не са съгласни с предположението, че по-голямата част от масата във Вселената се съдържа в светеща материя, като звезди, и свързания с тях газ. В момента най-общоприетото обяснение за това несъответствие е хипотезата за тъмната материя, която предполага съществуването на вещество, прозрачно за електромагнитното взаимодействие, което представлява по-голямата част от масата. Такава материя трябва да образува огромни черупки - ореоли - около галактиките. Теоретиците са предложили много модели на тъмната материя, повечето от които я описват чрез все още неоткрити елементарни частици с различни свойства.
Новата работа изследва образуването на стабилни локални образувания от тъмна материя, които се задържат благодарение на собствената гравитация, подобно на обикновените звезди. Статията приема, че частиците на тъмната материя са бозони, а получените структури са натрупвания на кондензат на Бозе-Айнщайн, т.е. заключенията са валидни за такива популярни модели на невидима материя като аксиони и "размита" тъмна материя. Характеристика на работата беше моделирането в рамките на чисто кинетичен режим, без да се отчита взаимодействието на частиците тъмна материя помежду си. За първи път авторите успяха да покажат, че бозе звездите могат да се кондензират само поради гравитацията, не трябва да се правят предположения за самодействието на тъмната материя.
Аксионите бяха предложени от теоретичните физици като решение на проблема с наблюдаваното нарушение на CP инвариантността (едновременно заместване на всички частици с античастици и огледално отражение на системата в пространството). Те трябва да имат ниска маса, слабо да взаимодействат с известни частици и да се разпадат на два фотона. "Размитата" тъмна материя се състои от частици с изключително малка маса. Толкова е малка, че съответната дължина на вълната на де Брой (мащабът, в който се проявяват квантовите свойства на тялото) е сравнима с размера на галактиките. В този случай се оказва, че частиците са "размазани" по орбити около галактики, точно както електроните образуват облаци в атомите, а не са точкови частици в орбитите на ядрата.
Авторите заключават, че бозе звезди от аксиони може да се родят по време на живота на Вселената и типичната им маса ще бъде много малка - те ще бъдат централни обекти в миникустери с маса 10-13 слънчеви маси. Ако продължават да натрупват частици, те могат да надхвърлят критичния размер и да експлодират - подобно събитие е кандидат за ролята на източник на бързи радиовълни. В случай на „дифузна“тъмна материя, такива звезди също могат да се образуват за относително кратко време. Нещо повече, за определена маса от такива частици този модел решава проблема с липсата на сателити-джуджета на големи галактики, като Млечния път: от числените модели следва, че нашата звездна система трябва да има много десетки сателити и се наблюдава много по-малко. Ако теорията за "размазаната" тъмна материя е вярна, тогава ореоли на джуджетакоито трябваше да станат начална основа за малките галактики, успяха да се кондензират в много по-малки звезди, които не са в състояние да задържат много обикновена материя около себе си. Трябва обаче да се отбележи, че тази теория е силно ограничена от други астрономически наблюдения, така че остава само малък диапазон от възможни маси частици.