Астрономы нашли следы звезд из темной материи

Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), возможно, обнаружил свидетельство странного и неуловимого типа звезд, существовавших только в очень ранней Вселенной, когда невидимая темная материя была одним из единственных доступных источников топлива.

Новое исследование предполагает, что три из самых ранних объектов, идентифицированных JWST как галактики, вовсе не галактики, а скорее «темные звезды» — огромные сверхъяркие гипотетические объекты, которые питаются темной материей, а не ядерным синтезом. Если теория верна, то это, наконец, может помочь ученым лучше понять темную материю, самый загадочный компонент Вселенной.

«Одна сверхмассивная темная звезда может быть такой же яркой, как целая галактика, содержащая обычные звезды, работающие на синтезе», — поясняет астрофизик Кэтрин Фриз из Техасского университета в Остине и ведущий автор исследования, опубликованного 11 июля в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Согласно теории, темные звезды огромны по сравнению с обычными звездами, такими как Солнце. Темная материя, которая почти невидима, потому что не взаимодействует со светом, составляет примерно 85% материи во Вселенной. Теория предполагает, что когда две частицы темной материи сталкиваются, они могут «аннигилировать» друг друга, превращая их объединенную массу в поток энергичного гамма-излучения.

«Если темная материя самоуничтожается, то продукты аннигиляции могут застрять внутри этого водородного облака, из которого состоят темные звезды, — считает Фриз. — И это означает, что вся энергия, которая раньше была в массе темной материи, сбрасывается в это облако».

Хотя обычные звезды зависят от высоких температур, аннигиляция темной материи может произойти при любой температуре.

«Таким образом, аннигиляция темной материи проходит по всей ширине темной звезды. И температура поверхности относительно низкая. Из-за этого нет ионизирующих фотонов или других вещей, препятствующих аккреции большего количества материи», - разъясняет Фриз.

Напротив, когда нормальные звезды приобретают достаточную массу, чтобы начать ядерный синтез, испускаемое ими излучение отталкивает окружающую их газовую оболочку, не позволяя им аккрецировать больше вещества и, таким образом, расти дальше.

Это означает, что темные звезды могут накапливать все больше и больше материи, становясь в миллион раз массивнее Солнца и в миллиард раз ярче.

Учитывая их огромный размер, темные звезды будут выглядеть как рассредоточенные объекты, а не как точки, вроде современных звезд. Согласно новому исследованию, именно так три древних объекта, обнаруженных JWST — с именами JADES-GS-z13–0, JADES-GS-z12–0 и JADES-GS-z11–0 — могли быть ошибочно идентифицированы как галактики. Эти темные звезды-кандидаты датируются временем от 320 до 420 миллионов лет после Большого взрыва.