Истражувачи развија математички модел кој го опишува движењето на честички на темна материја во најмалите галактички ореоли (хала). Тие забележаа дека со време темната материја може да формира сферични капки од квантен кондензат. Претходно се мислеше дека нешто вакво е невозможно, бидејќи промените(флуктуациите) на гравитациското поле произведено од честички на темна материја беа игнорирани. Истражувањето е објавено во Physical Review Letters.
Темната материја е хипотетички вид на материја кој не зрачи електромагнетна радијација. Ова својство го отежнува докажувањето на нејзиното постоење. Честичките на темна материја се бавни, и затоа галаксиите можат да ги задржат. Нивното заемодејство со темна и нормална материја е толку слабо што можеме да го почувствуваме само нивното гравитациско поле. Со други зборови, темната материја не е изразита на никаков начин. Секоја галаксија е опкружена со ореол од темна материја кој е многу поголем и помасивен.
Поголемиот дел од космолозите веруваат дека заради нивната голема маса, брзината на честичките на темна материја се брзи. Сепак, во 1980тите, физичарите открија дека под специјални услови вакви честички можат да се произведат во раниот универзум со речиси никаква брзина, без разлика на нивната маса. Тие исто така можат да бидат и многу лесни. Како последица на тоа, оддалеченоста на која може да се забележат квантните карактеристики на ваквите честички е огромна. Наместо нанометарските размери кои обично се потребни за да се набљудуваат квантни феномени во лаборатории, „квантниот“ размер за ваквите честички може да се спореди со големината на центарот на нашата галаксија.
Истражувачите забележаа дека честичките на темна материја, ако се бозони со доволно мала маса, можат да формираат Бозе-Ајнштајнов кондензат во малите галактички ореоли, а и во уште помали субструктури поради нивните гравитациски заемодејства. Во ваквите субструктури спаѓаат и ореолите на џуџести галаксии – системи од неколку милијарди ѕвезди собрани заедно од гравитациски сили, и минијата – многу мали системи формирани исклучиво од темна материја. Бозе-Ајнштајновиот кондензат е состојба на квантните честички во која тие се во нивното најниско енергетско ниво, т.е. Тие ја имаат најмалата можна енергија. Бозе-Ајнштајновиот кондензат може да се произведе во лабораториски услови на ниски температури со обични атоми. Оваа состојба на материјата има единствени својства како суперфлуидност, или способноста да се помине низ тесни пукнатинин или капилари без триење. Полесната темна материја во универзумот има ниска брзина и висока концентрација. Под вакви услови, таа би требало да формира Бозе-Ајнштајнов кондензат. Но за ова да се случи честичките на темна материја мораат да заемодејствуваат едни со други – но колку што знаеме, тие тоа го прават само по пат на гравитациски сили.
„Во нашето истражување го симулиравме движењето на квантен гас составен од лесни честички на темна материја кои гравитациски заемодејствуваат. Започнавме од вириализирана(?) состојба со максимално мешање, што на некој начин спротивно од Бозе-ајнштајновиот кондензат. По многу долг период, 100000 пати подолг од времето потребно на една честичка за да го помине симулацискиот простор, честичките непосредно формираа кондензат, кој веднаш се формираше во сферична капка, Бозе ѕвезда, под влијание на гравитацијата,“ кажа Дмитри Левков, доктор по физика, главен истражувач при Институтот за нуклеарни истражувања на Руската академија на науките. Доктор Левков и неговите соработници, Александер Панин и Игор Ткачов од Институтот за нуклеарни истражувања на Руската академија на науките, заклучија дека Бозе-Ајнштајновиот кондензат би можел да се формира во средината на ореолите на џуџестите галаксии во временски период пократок од староста на универзумот. Ова значи дека Бозе ѕвездите би можеле да постојат.
Авторите беа првите кои го видеа создавањето на Бозе-Ајнштајнов кондензат од лесна темна материја во компјутерски симулации. Во претходни теоретски истражувања, кондензатот е даден во неговата почетна форма, и Бозе ѕвездите се создаваат од него. Спред една хипотеза, Бозе кондензатот би можел да се создаде во раниот универзум, многу порано од создавањето на галаксии и минијата, но моментално недостигаат уверливи докази за истата. Авторите покажаа дека кондензатот се формира во центарот на малите ореоли, и планираат да го истражат кондензирањето во раниот универзум во понатамошни студии.
Научниците истакнуваат дека Бозе ѕвездите би можеле да се изворот на брзи радиоизблици кои моментално немаат објаснувања поткрепени со докази. Лесните честички на темна материја наречени „аксиони“ многу слабо заемодејствуваат со електромагнетни полиња и истите можат да се распаднат во радиофотони. Ефектот е незначително мал, но во Бозе ѕвездата истиот би можел значително да се засили, како во ласер, и да доведе до огромни радиоизблици.
„Следниот очигледен чекор е да се предвиди бројот на Бозе ѕвездите во универзумот и да се пресмета нивната маса во модели кои вклучуваат и лесна темна материја,“ заклучи Дмитри Левков.
Превод: Јоаким Јаковлески
Извор: phys.org
