Venäläiset fyysikot ovat suorittaneet numeerisen simulaation paikallisten rakenteiden muodostumisesta pimeästä aineesta. Tämä työ koskee suosittuja näkymättömän aineen malleja, kuten aksionit ja sumea tumma aine. Tutkijat ovat tulleet siihen tulokseen, että pimeän aineen tähtien analogeja voi olla maailmankaikkeudessamme. Tulokset sisältävä esipainos julkaistaan arXiv.org-verkkosivustolla.
Erilaiset tähtitieteelliset havainnot eivät ole yhtä mieltä siitä, että suurin osa maailmankaikkeuden massasta sisältyy valoaineeseen, kuten tähtiin, ja niihin liittyvään kaasuun. Tällä hetkellä yleisimmin hyväksytty selitys tälle ristiriidalle on pimeän aineen hypoteesi, jossa oletetaan sähkömagneettiselle vuorovaikutukselle läpinäkyvän aineen olemassaolo, joka muodostaa suurimman osan massasta. Tällaisen aineen tulisi muodostaa valtavia kuoria - haloja - galaksien ympärille. Teoreetikot ovat ehdottaneet monia pimeän aineen malleja, joista useimmat kuvaavat sitä vielä havaitsemattomilla alkuhiukkasilla, joilla on erilaiset ominaisuudet.
Uudessa teoksessa tarkastellaan vakavien paikallisten pimeän aineen muodostumien muodostumista, jotka säilyvät itsestään painovoiman takia tavallisten tähtien tapaan. Artikkelissa oletetaan, että pimeän aineen hiukkaset ovat bosoneja, ja tuloksena olevat rakenteet ovat Bose-Einstein-kondensaatin kasautumia, toisin sanoen johtopäätökset pätevät sellaisiin suosittuihin näkymättömän aineen malleihin kuin aksionit ja "näön" pimeä aine. Työn piirre oli mallinnus puhtaasti kineettisen järjestelmän puitteissa ottamatta huomioon pimeän aineen hiukkasten vuorovaikutusta toistensa kanssa. Kirjoittajat pystyivät ensimmäistä kertaa osoittamaan, että Bosen tähdet voivat tiivistyä vain painovoiman vuoksi, eikä oletuksia pimeän aineen itsetoiminnasta tarvitse tehdä.
Teoreettiset fyysikot ehdottivat aksioneita ratkaisuksi havaitun CP-invariananssin rikkomisen ongelmaan (kaikkien hiukkasten korvaaminen samanaikaisesti antihiukkasilla ja järjestelmän peiliheijastus avaruudessa). Niillä tulisi olla pieni massa, heikosti vuorovaikutuksessa tunnettujen hiukkasten kanssa ja hajoavan kahdeksi fotoniksi. "Hämärtynyt" pimeä aine koostuu erittäin pienen massan hiukkasista. Se on niin pieni, että vastaava de Broglien aallonpituus (asteikko, jolla kehon kvanttiominaisuudet ilmenevät) on verrattavissa galaksien kokoon. Tässä tapauksessa käy ilmi, että hiukkaset "tahriintuvat" kiertoradoilla galaksien ympärillä, samoin kuin elektronit muodostavat pilviä atomiin eivätkä ole pistehiukkasia ytimen kiertoradoilla.
Kirjoittajat päättelevät, että akselien Bose-tähdet voivat hyvinkin syntyä maailmankaikkeuden elinaikana, ja niiden tyypillinen massa on hyvin pieni - ne ovat keskeisiä esineitä pienjoukoissa, joiden massa on 10-13 aurinkomassaa. Jos ne edelleen keräävät hiukkasia, ne voivat ylittää kriittisen koon ja räjähtää - tällainen tapahtuma on ehdokas nopean radiopurskeen lähteen rooliin. "Hajotetun" pimeän aineen tapauksessa tällaiset tähdet voivat muodostua myös suhteellisen lyhyessä ajassa. Lisäksi tietylle tällaisten hiukkasten massalle tämä malli ratkaisee suurten galaksien, kuten Linnunradan, kääpiösatelliittien puuttumisen ongelman: Numeeristen mallien perusteella seuraa, että tähtijärjestelmässämme pitäisi olla useita kymmeniä satelliitteja, ja havaitaan paljon vähemmän. Jos "epäselvän" pimeän aineen teoria on oikea, kääpiöhalotjoista piti tulla alkupää pienille galakseille, ovat onnistuneet tiivistymään paljon pienemmiksi tähdiksi, jotka eivät kykene pitämään paljon tavallista ainetta ympärillään. On kuitenkin huomattava, että muut tähtitieteelliset havainnot rajoittavat tätä teoriaa voimakkaasti, joten jäljellä on vain pieni alue mahdollisia hiukkasten massoja.