Materia întunecată este o substanță fantomatică, pe care astrofizicienii încearcă, de multe decenii, să o detecteze, dar până acum nu au reușit. Într-un studiu publicat recent în Physical Review D se arată că această stranie materie întunecată poate forma stele care experimentează.
Despre materia întunecată știm doar că ea nu interacționează decât gravitațional cu materia obișnuită. Un posibil candidat pentru materia întunecat sunt așa numitele particule masive care interacționează slab (Weakly Interacting Massive Particles, WIMPs). Ele au fost căutate cu asiduitate de către cercetători, dar fără a se obține rezultate observaționale. Relativ recent alte tipuri de particule care, de asemenea interacționează slab, dar extrem de ușoare, au devenit în centrul atenției. Aceste particule, numite axioni, au fost propuse pentru prima dată la sfârșitul anilor 1970 pentru a rezolva o problemă din mecanica cuantică, dar pot fi potrivite și pentru a explica materia întunecată.
Spre deosebire de WIMPs, care nu pot „lipi” împreună pentru a forma obiecte, axionii pot face acest lucru. Deoarece sunt atât de ușoare, materia întunecată ar trebui să conțină un număr mare de axioni. Calculele arată că axionii ar putea fi împachetați atât de strâns încât încep să se comporte ciudat – acționând colectiv ca o undă – conform regulilor mecanicii cuantice Această stare se numește condensat Bose-Einstein și poate, în mod neașteptat, să permită axionilor să formeze „stele”.
Acest lucru s-ar întâmpla atunci când unda se mișcă singură, formând ceea ce fizicienii numesc un „soliton”, care este o bucată de energie localizată care se poate mișca fără a fi distorsionată sau dispersată. Acest lucru este adesea văzut pe Pământ în vârtejuri și vârtejuri sau în inelele cu bule de care se bucură delfinii sub apă. În noul studiu sunt prezentate calcule care demonstrează că astfel de solitoni ar ajunge să crească în dimensiune, devenind o stea, asemănătoare ca mărime cu, sau mai mare decât, o stea normală. Dar, în cele din urmă, devin instabile și explodează. Energia eliberată dintr-o astfel de explozie (numită „bosenova”) ar rivaliza cu cea a unei supernove (o stea normală care explodează). Având în vedere că materia întunecată depășește cu mult materia vizibilă din univers, acest lucru ar lăsa cu siguranță un urme care ar putea fi observate cu instrumentele astronomice.
Autorii studiului din Physical Review D spun că gazul din jur, format din materie normală, ar absorbi această energie suplimentară produsă de explozie și ar reemite o parte din ea. Deoarece majoritatea acestui gaz este format din hidrogen, știm că această undă electromagnetică ar trebui să aibă lungimea de undă de 21 cm, care pote fi detectată cu ajutorul radiotelescoapelor.
Ce se întâmplă dacă observațiile nu vor detecta semnalul prezis? Acest lucru probabil nu va exclude complet această teorie, deoarece alte particule „asemănătoare axionilor” sunt încă posibile. Un eșec al detectării poate indica, totuși, că masele acestor particule sunt foarte diferite sau că nu se cuplează cu radiația atât de puternic pe cât am crezut.
