Предсказано существование экзотических «частиц» размером со звезду

Группа российских ученых разработала математическую модель, описывающую поведение темной материи внутри галактических гало и предсказывающую появление экзотических звезд, состоящих из конденсата Бозе-Эйнштейна. Такие объекты могут быть причиной радиовсплесков и других наблюдаемых аномалий. Статья ученых опубликована в журнале Physical Review Letters. Краткое описание исследования дается в пресс-релизе на Phys.org.

Бозонная звезда или Бозе-звезда представляет собой удерживаемый собственной гравитацией гигантский сгусток конденсата Бозе-Эйнштейна — вещества, образованного бозонами — частицами, которые могут находиться в одном и том же квантовом состоянии. Это отличает их от фермионов (например, электронов), в отношении которых действует принцип запрета Паули. К бозонам, например, относятся фотоны, что делает возможным создание лазеров, и даже некоторые атомы, включая рубидий-87. Конденсат-бозе Эйнштейна ведет себя как одна огромная частица или атом.

Считается, что темная материя состоит из частиц, которые также могут быть бозонами. Следовательно, при определенных условиях эти частицы, например, сверхлегкие КХД-аксионы, могут конденсироваться, образуя устойчивые сферические «капли» бозонной материи.

Физики создали математическую модель процессов конденсации гипотетических легких бозонов в небольших скоплениях и гало темной материи, окружающего галактику и простирающегося далеко за ее пределы. Они показали, что сгустки могут спонтанно образовываться только за счет сил гравитации без учета других возможных взаимодействий между частицами темной материи. При этом время, затрачиваемое на формирование конденсата, в сто тысяч раз больше времени, необходимого на то, чтобы одна частица пересекла космическое пространство, используемое в симуляции.

Когда бозонная звезда, состоящая из аксионов, становится слишком большой, она взрывается, испуская релятивистские аксионы и фотоны в радиодиапазоне. Такие катастрофы могут являться причиной быстрых радиовсплесков и других пока не объясненных аномалий.