Физики Института ядерных исследований РАН открыли новое свойство темной материи
Источник: https://scientificrussia.ru/
Физики из Института ядерных исследований РАН доказали, что темная материя может объединяться в своеобразные капли размером со звезду, если ее частицы достаточно легкие и пушистые, сообщает РИА Новости. Взрывы таких капель могут быть источниками загадочных "радиосигналов пришельцев", говорится в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.
"В своей работе мы на компьютере провели имитацию движения газа квантовых частиц легкой темной материи, изначально сильно перемешанных и взаимодействующих друг с другом посредством гравитации. Через очень большой промежуток времени они самостоятельно образовали конденсат, который тут же свернулся в сферическую каплю", — отмечает Дмитрий Левков из Института ядерных исследований РАН в Москве.
Практически все ученые уверены в существовании темной материи, однако ее свойства, помимо очевидного гравитационного влияния на галактики и их скопления, остаются предметом споров среди астрофизиков и космологов. Довольно долго предполагалось, что темная материя сложена из сверхтяжелых и холодных частиц-вимпов, никак не проявляющих себя и только притягивающих видимые скопления материи.
Безуспешные поиски вимпов в последние два десятилетия заставили многих теоретиков считать, что темная материя на самом деле может состоять из так называемых аксионов — сверхлегких частиц, похожих по массе и свойствам на нейтрино. Другие исследователи предполагают, что она может походить не на частицы, а на жидкость или же состоять из разных компонентов, один или несколько из которых могут постепенно распадаться.
Как передает пресс-служба Российского научного фонда, Левков и его коллеги Александр Панин и академик Игорь Ткачев открыли новую экзотическую форму организации темной материи, изучая, как будет вести себя диск из аксионной или любой другой легкой темной материи в типичной карликовой галактике, где почти нет видимой материи.
Физики обратили внимание на то, что на гравитационные взаимодействия частиц будут сильно влиять различные квантовые процессы. Благодаря особой природе аксионов квантовые взаимодействия между ними будут происходить на очень больших расстояниях, сопоставимых с дистанциями между звездами, что необходимо учитывать при просчете свойств и поведения легкой темной материи.
Российские ученые создали математическую модель, учитывающую эти взаимодействия и то, как на темную материю влияют флуктуации гравитационного поля, "промотали" время вперед и проследили за тем, как изменится распределение темной материи в подобных галактиках, изначально заполненных ею случайным образом.
Расчеты показали удивительную вещь. Если отдельные аксионы были достаточно легкими, а сама галактика относительно небольшой, то темная материя начинала объединяться в своеобразные капли наподобие так называемого конденсата Бозе — Эйнштейна.
Это необычная форма материи, одновременно похожая на газ и жидкость. Она состоит из множества частиц, но ведет себя как один атом и обладает типичными атомными свойствами из-за того, что все ее компоненты занимают самый низкий энергетический уровень.
Аналогичные структуры, как показали расчеты Левкова и его коллег, могут возникать в космосе из частиц темной материи исключительно под действием силы притяжения, формируя объекты, которые физики называют "Бозе-звездами". Чем меньше масса отдельных аксионов, тем быстрее будут возникать такие структуры.
Если они существуют, то их следы можно будет заметить в виде мощных радиовспышек или своеобразных взрывов, возникающих после того, как внутри "звезды" накопится достаточно много аксионов.
Следами этих процессов, как предполагают российские физики, могут быть загадочные "сигналы инопланетян" — так называемые FRB-вспышки, а также другие необъяснимые внегалактические радиовсплески, открытые в последние годы.
