kamval | Темная материя может формировать звезды Бозе, выяснили российские ученые

Исследователи разработали математическую модель, описывающую движение частиц темной материи внутри гало самых небольших галактик нашей Вселенной. Ученые наблюдали, что со временем темная материя может формировать сферические капли квантового конденсата. Ранее это считалось невозможным, поскольку не учитывались флуктуации гравитационного поля, формируемого частицами темной материи.

Темная материя является гипотетической формой материи, которая не испускает электромагнитного излучения. Это свойство затрудняет само доказательство ее существования. Скорость частиц темной материи является относительно небольшой, и поэтому она может удерживаться галактиками. Частицы темной материи взаимодействуют с обычной материей и друг с другом настолько слабо, что возможно обнаружение лишь их гравитационного поля – и никаким другим способом темная материя себя не проявляет. Каждая галактика окружена массивным гало из темной материи.

В новом исследовании российские ученые во главе с Дмитрием Левковым, кандидатом физико-математических наук и старшим научным сотрудником Института ядерных исследований Российской академии наук, наблюдали в ходе сеансов компьютерного моделирования, что если принять частицы темной материи бозонами с достаточно небольшой массой, то эти частицы способны формировать конденсат Бозе-Эйнштейна в гало небольших галактик или еще меньших по размеру субструктурах под действием гравитации.

Конденсат Бозе-Эйнштейна представляет собой состояние квантовых частиц, занимающих самый нижний энергетический уровень. Конденсат Бозе-Эйнштейна может быть получен в лаборатории при низких температурах из обычных атомов. Это состояние материи демонстрирует уникальные свойства, такие как сверхтекучесть, способность протекать через крохотные трещины и капилляры без трения.

Согласно построенной авторами этой работы математической модели, со временем легкие частицы темной материи могут превращаться в сферические капли конденсата Бозе-Эйнштейна, формируя гипотетические звезды Бозе. В предыдущих исследованиях с использованием численных моделей указывалось, что этот конденсат уже присутствовал во Вселенной в ее изначальном состоянии, а звезды формировались из него уже впоследствии. Согласно одной из гипотез, конденсат Бозе мог формироваться в ранней Вселенной задолго до формирования галактик или мини-скоплений звезд, однако до сих пор отсутствовали надежные доказательства этой гипотезы. В своей новой работе авторы продемонстрировали, что этот конденсат формировался в центрах небольших гало, и они планируют исследовать конденсацию темной материи в ранней Вселенной в своих дальнейших работах.

Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.

https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20181024062308