Космический телескоп имени Джеймса Уэбба обнаружил три потенциальные «темные звезды» — гипотетические небесные объекты, получающие энергию за счет аннигиляции частиц темной материи. Это открытие может дать ценные сведения о темной материи — невидимом, но доминирующем компоненте Вселенной. Однако эти результаты пока носят спекулятивный характер и требуют дальнейших наблюдений для подтверждения существования этих темных звезд.
Исследование космоса постоянно расширяет границы наших знаний. Одним из самых мощных инструментов в нашем распоряжении является космический телескоп Джеймса Уэбба, который сканирует самые отдаленные уголки Вселенной. Возможно, он обнаружил следы темной материи — важного (25%), но загадочного компонента нашей Вселенной.
Недавно группа астрофизиков под руководством Техасского университета предположила, что три светящихся объекта, обнаруженные JWST, могут быть первыми в истории наблюдения «темными звездами» — гипотетическими небесными объектами, возникающими в результате аннигиляции частиц темной материи. Если это предположение подтвердится, то обнаруженные объекты станут важным шагом вперед в нашем понимании темной материи.
Последствия этого открытия могут быть самыми разнообразными — от космологии до физики частиц, и даже могут поставить под сомнение некоторые фундаментальные теории о природе Вселенной. Работа команды опубликована в журнале .
Темные звезды: новая категория звезд?
Темные звезды, если они действительно существуют, могут стать ключом к пониманию того, как Вселенная получила свое первое излучение. Уже около 15 лет ученые предполагают, что темные звезды были одними из первых, когда нашей Вселенной было всего 700 млн. лет.
Эти гипотетические объекты светятся не за счет ядерного синтеза, как обычные звезды, а выделяют тепло за счет частиц темной материи, которые аннигилируют друг с другом в их ядрах. Ученые считают, что темная материя состоит из массивных частиц со слабым взаимодействием. При столкновении эти частицы аннигилируют друг с другом, выделяя тепло в коллапсирующих облаках водорода и превращая их в яркие темные звезды.
Если такие звезды существуют, то они будут гораздо крупнее обычных звезд, с массой не менее 10 млн. (и излучающей светимостью 10 млрд.) Солнц — правда, не в видимом свете, а в инфракрасном.
Первые кандидаты в темные звезды
Наблюдения, проведенные космическим телескопом Джеймс Уэбб, позволили обнаружить три далеких объекта, относящихся к раннему периоду истории Вселенной. Эти объекты имеют характеристики, соответствующие тем, которые мы ожидаем от темных звезд. На самом деле, несмотря на то, что они светятся, они слишком холодны для ядерного синтеза (процесса, который питает обычные звезды).
Они получили обозначения JADES-GS-z13-0, JADES-GS-z12-0 и JADES-GS-z11-0 и поэтому рассматриваются как потенциальные кандидаты в темные звезды. Эти три потенциальные «звезды» были первоначально идентифицированы как галактики в декабре 2022 года в ходе расширенного глубокого внегалактического обзора JWST (JADES).
Они должны стать объектом будущих наблюдений JWST. Ученые планируют искать специфические вариации интенсивности их свечения, в частности, «провалы» или «избытки» интенсивности в определенных частотных диапазонах. Эти вариации могут соответствовать другим предсказаниям об энергии темных звезд и служить дополнительным доказательством их существования.
Последствия открытия
Фриз, ведущий автор исследования и научный сотрудник UT, говорит в пресс-релизе: «Открытие нового типа звезд само по себе достаточно интересно, но открытие того, что это происходит благодаря темной материи, было бы огромным«.
Если темные звезды будут подтверждены и если они действительно питаются темной материей, это может дать новый метод изучения темной материи. Как уже отмечалось, темная материя является ключевым компонентом нашей Вселенной и, как считается, составляет большую часть ее массы. Однако, несмотря на свою важность, она остается во многом загадочной и неуловимой. Ее невозможно наблюдать непосредственно в обычные телескопы, поскольку она не излучает и не поглощает свет. Поэтому о ее присутствии можно судить в основном по ее гравитационному воздействию на видимую материю, такую как звезды и галактики.
Подтверждение существования темных звезд может также помочь решить проблему, возникшую в результате недавних наблюдений с помощью JWST: оказывается, что во Вселенной слишком много крупных галактик, что не соответствует предсказаниям Стандартной модели космологии. Фриз заключает: «Более вероятно, что что-то в Стандартной модели нуждается в корректировке, поскольку предложение чего-то совершенно нового, как это сделали мы, всегда менее вероятно«.
Он добавляет: «Но если некоторые из этих объектов, похожих на ранние галактики, на самом деле являются темными звездами, то моделирование формирования галактик будет в большей степени соответствовать наблюдениям«. Следует помнить, что данное исследование, несмотря на его интересную направленность, является весьма спекулятивным. Мы не только не знаем, существуют ли темные звезды, но и не знаем, существует ли темная материя для их образования.