Невидимые архитекторы: почему тёмные звёзды могут изменить наше понимание Вселенной

3:06

Современная наука уверена в существовании тёмной материи — неуловимой субстанции, чья гравитация влияет на формирование галактик. Однако её состав остается загадкой несмотря на десятилетия исследований. Учёные начали рассматривать альтернативные гипотезы, выделяя теплую, холодную и размытую формы тёмной материи, которые отличаются такими свойствами, как участие в образовании структурных элементов ранней Вселенной. Последние данные указывают, что именно размытый тип может формировать сгустки, служащие основой для галактических ядер.

Гипотетические тёмные звезды, согласно теориям, состоят из ультралёгких бозонов, сочетающихся с барионным веществом. Хотя гравитационные аномалии подтверждают присутствие темной материи, ее природа остается нераскрытой. Ранее главными кандидатами считались вимпы — гипотетические частицы, предсказанные Стандартной космологической моделью. Однако отсутствие экспериментальных доказательств заставило ученых обратиться к другим концепциям.

Холодная тёмная материя (CDM), например, предполагает медленные частицы, почти не взаимодействующие с обычным веществом. Эта модель успешно объясняет крупномасштабную структуру Вселенной, но сталкивается с противоречиями при анализе плотности галактических ядер, прогнозируя чрезмерно массивные образования.

Для устранения несоответствий астрофизики предложили альтернативы: теплую темную материю (WDM) с более легкими и подвижными частицами, а также размытую (FDM), где частицы обладают ничтожной массой. В последнем случае квантово-волновые эффекты могут проявляться в галактических масштабах, формируя протяжённые объекты с низкой плотностью, известные как бозонные звёзды.

Группа исследователей из Мексики и Германии провела симуляцию, объединив размытую тёмную материю (с использованием уравнений Шредингера — Пуассона) и обычный газ. Игнорируя сложные процессы вроде звездообразования, они сосредоточились на гравитационной динамике. Результаты показали, что хаотичные облака быстро стабилизируются: темная материя образует центральный сгусток, а газ концентрируется вокруг него. Так формируется прототип галактического ядра — фермионно-бозонная звезда, окруженная гало темной материи.

Предварительный анализ подтверждает, что модель согласуется с астрономическими данными, предлагая новый взгляд на природу галактических ядер. Однако для окончательных выводов требуются усложненные симуляции с учётом охлаждения вещества, вращения и других факторов.

Если дальнейшие работы подтвердят гипотезу, размытая тёмная материя получит серьёзное теоретическое обоснование, а тёмные звезды станут ключевым элементом в понимании эволюции галактик.

Уточнения

Бозо́н — частица или квазичастица с целым значением спина (собственного момента импульса), выраженного в единицах постоянной Дирака.

Вимп (от англ. WIMP, Weakly Interacting Massive Particle) — гипотетическая слабовзаимодействующая массивная частица.

Автор Назар Назаренко
Назар Назаренко — журналист, корреспондент медиахолдинга Правда.Ру
Редактор Елена Маргвелашвили
Елена Маргвелашвили — журналист, выпускающий редактор Правды.Ру
Обсудить