Згідно з нещодавно опублікованими дослідженнями, три темні зірки, паливом для яких служить темна матерія, а не ядерний синтез, можливо, вперше в історії були виявлені космічним телескопом "Джеймс Вебб".
Уперше припущення про існування темних зірок було висунуто у 2007 р. Темні зорі є єдиним типом зірок у космосі, паливом для яких служить невловна темна матерія, а не ядерний синтез. Якщо існування цих трьох надзвичайно давніх зоряних об'єктів буде підтверджено, то це ще раз доведе новаторські можливості JWST і перепише історію та еволюцію Всесвіту.
У Всесвіті існує безліч різних типів зірок. У галактиці Чумацький Шлях найпоширенішим типом зірки є червоний карлик. Також були виявлені зорі типу білий карлик і коричневий карлик, а також зорі головної послідовності G-типу, такі як наше Сонце.
Хоча ці та інші типи зірок мають різні маси, розміри та температури, їх об'єднує одне: вони яскраво горять за рахунок ядерного синтезу, який відбувається в їх ядрах.
У 2007 р. група дослідників, до якої входила астрофізик-теоретик Кетрін Фріз із Техаського університету в Остіні, уперше висловила припущення щодо існування іншого типу зірок, паливом для яких слугує не термоядерний синтез, а темна матерія, принаймні, на ранніх стадіях після Великого вибуху. Названий "темними зірками", цей новий тип зоряних тіл зрештою також буде колапсувати сам у себе, утворюючи тим самим чорну діру.
З моменту появи цієї ідеї деякі астрономи припустили, що багато надмасивних чорних дір, що знаходяться в центрах галактик, колись були темними зорями. Однак жодної реальної темної зірки не було виявлено навіть космічним телескопом Габбл, що робить їх суто теоретичними об'єктами.
Тепер група дослідників, які вперше запропонували ідею темних зірок, заявляє, що, використовуючи унікальні можливості космічного телескопа "Джеймс Вебб" зазирнути на початок часів, вони виявили три реальні кандидати.
У своєму дослідженні, опублікованому в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), команда, до якої поряд із Фріз входять Космін Іліє та Джилліан Паулін з Колгейтського університету, стверджує, що, на їхню думку, їм вдалося виявити три темні зірки.
"Першим етапом зоряної еволюції в історії Всесвіту можуть бути темні зорі (ТЗ), які отримують енергію від нагрівання темної матерії (ТМ), а не від ядерного синтезу", - пишуть вони. "Хоча вони майже повністю складаються з водню та гелію, що утворилися в результаті Великого вибуху, вони формуються в центрах протогалактик, де є достатня кількість ТМ, що служить джерелом тепла".
Вважається, що частинки темної матерії взаємодіють зі звичайною речовиною тільки під дією сили тяжіння, хоча це поки що має теоретичний характер. У результаті ці зорі, що підживлюються ТМ, в основному складаються з водню та гелію, як і всі інші зірки, і лише незначна частина (близько 0,1%) їхньої речовини складається з частинок темної матерії. Проте, на думку дослідників, такої малої кількості темної матерії все ж достатньо для того, щоб замість ядерного синтезу живити темні зорі.
Унаслідок своїх унікальних властивостей, команда також стверджує, що зорі цього типу повинні виглядати інакше, ніж усі інші в космосі.
"Вони являють собою дуже яскраві дифузні пухкі об'єкти та виростають до дуже великих розмірів", - пояснюють дослідники. "Фактично, вони можуть виростати до десяти мільйонів сонячних мас при світності до десяти мільярдів сонячних".
На жаль, ці об'єкти були б настільки масивними та перебували б так далеко, оскільки вони, найімовірніше, існували тільки на ранніх стадіях формування Всесвіту, що мали б вигляд просто як далека-далека галактика. На щастя, у розпорядженні дослідницької групи є телескоп JWST, який є першим штучним телескопом, здатним виявити настільки далекі та настільки давні об'єкти.
До того ж, команда займається моделюванням темних зірок уже півтора десятка років, тож їм вдалося розробити спектральний відбиток, що має відрізняти їх від галактик навіть при спостереженні на такій великій відстані. Згідно з опублікованим дослідженням, саме це і було виявлено у трьох кандидатів.
"У цій роботі ми показуємо, що космічний телескоп "Джеймс Вебб", можливо, вже виявив ці об'єкти", - пишуть автори в опублікованій роботі.
"Ми показуємо, що кожен із наступних трьох об'єктів - JADES-GS-z13-0, JADES-GS-z12-0 і JADES-GS-z11-0 (на червоних зсувах z ∈ [11, 14]) - узгоджується з інтерпретацією надмасивної темної зірки, що дає змогу визначити перших кандидатів у темні зорі", - додають вони.
У своїй науковій статті група дослідників визнає, що вони не можуть бути на 100% впевненими в тому, що побачене ними справді є трьома темними зорями чи просто трьома надзвичайно дивними галактиками, які також ніколи не спостерігалися раніше. Проте той факт, що всі кандидати мають очікуваний спектральний відбиток, а також те, що всі вони мають вигляд "одноточкових" джерел світла, а не дифузних галактик, дає підстави вважати, що це можуть бути перші зорі, які підживлюються темною матерією, що їх коли-небудь помітила людина.
Будуть потрібні додаткові дослідження та спостереження, щоб виключити інші джерела для цільових кандидатів.
Коментарі
Дописати коментар