Идеята, че първите звезди са били захранвани от нагряването на тъмната материя, а не от ядрен синтез, е предложена преди 16 години, но сега космическият телескоп "Джеймс Уеб" може да е намерил първото доказателство.
Група теоретични астрофизици представят хипотезата, че откритите от телескопа "Джеймс Уеб" ярки галактики, съществували неочаквано скоро след Големия взрив, може да не се захранват от синтез на водород, както звездите днес, а от концентрации на тъмна материя.
Те твърдят, че тези "тъмни звезди" имат маса милион пъти по-голяма от тази на Слънцето. Но макар да се наричат "тъмни", според астрономите такива звезди могат да бъдат повече от милиард пъти по-ярки от Слънцето, което обяснява защо може да се видят на толкова огромни разстояния.
Като се има предвид, че не знаем от какво се състои тъмната материя, всяко предположение за способността й да захранва източници на светлина е силно спекулативно. Но все пак наличието някои от много ранните галактики, забелязани от телескопа "Джеймс Уеб", са трудни за обяснение, което разчиства терена за екзотични идеи.
В нова статия Космин Илие (Cosmin Ilie) и Джилиън Полен (Jillian Paulin) от университета Колгейт и Катрин Фрийз (Katherine Freese) от Тексаския университет, Остин, показват как тяхната идея за "тъмни звезди" може да обясни някои от аномалиите в наблюденията на "Джеймс Уеб".
Според тримата физици предпоженият от тях модел може да помогне да се разбере природата на тъмната материя и откъде идва изобилието от свръхмасивни черни дупки в ранната Вселена.
В това изображение има 45 000 галактики, но според една революционна теория три от тях не са галактики, те са „тъмни звезди“, захранвани от тъмна материя. Кредит: NASA, ESA, CSA, Brant Robertson (UC Santa Cruz), Ben Johnson (CfA), Sandro Tacchella (Cambridge), Marcia Rieke (University of Arizona), Daniel Eisenstein (CfA), with image processing by Alyssa Pagan (STScI)
Фактът, че светлината не е безкрайно бърза, означава, че това което виждаме, е поглед назад във времето. "Джеймс Уеб" е виждал повече далечни галактики от всичко преди него и следователно вижда по-назад във времето, почти до самия Голям взрив. Тези най-ранни галактики изглеждат по-развити, отколкото физиката традиционно предполага, че е възможно в ограниченото време, с което разполагат. Повечето физици очакват този парадокс да бъде разрешен с относително незначителни промени в съществуващите модели на Вселената, но някои изследват по-радикални варианти.
Учените предполагат, че първите звезди са били образувани предимно от водород и хелий, като тези в нашата собствена галактика, но концентрациите на тъмна материя са предоставили източник на енергия за нагряването им, който е ги е стартирал по-бързо от синтеза. Така че вместо "галактики" това са единични звезди, захранвани по този начин до галактическа яркост. На това разстояние, твърдят те, телескопът "Джеймс Уеб" няма ъглова разделителна способност, за да се разбере дали се вижда точков източник или галактика.
Тъмните звезди според авторите са толкова големи, че ако една замени Слънцето, нейната повърхност ще бъде извън орбитата на Сатурн. Дори като се има предвид огромната им маса, термоядреният синтез не може да се осъществи върху такава огромна площ. Вместо това, частиците на тъмната материя се самоунищожават, освобождавайки достатъчно енергия, за да нагреят повърхността до 10 000 К (подобно на Сириус), произвеждайки невероятно количество светлина.
Такова освобождаване на енергия не може да се поддържа дълго. Авторите смятат, че когато тъмните звезди изчерпят тъмната материя, която ги захранва, те ще се свиват в черни дупки, осигурявайки семената за свръхмасивните черни дупки (SMBH), открити в ядрото на галактиките. Наличието на такива развити SMBH, захранващи квазари в ранната вселена, е друг проблем, който физиците се мъчат да обяснят.
Въпреки че тъмните звезди биха могли да разрешат някои от проблемите в космологията, които "Джеймс Уеб" извади наяве, не се знае дали частиците на тъмната материя са свои собствени античастици и следователно могат да се самоунищожат, както предполагат авторите. Дори и да могат, звездите с такава природа едва ли биха били стабилни. Дали водородът и хелият са имали достатъчно струпвания в ранната Вселена, за да произведат обекти от мащаба, който това предположение изисква? Моделирането може да подскаже, че идеите са правдоподобни, но все още нямаме доказателства, че това е реално.
Нещо повече, в статията се признава, че един от четирите обекта на ранната вселена, чиито спектри са преминали първоначален тест за пригодност, не може да пасне на модела на тъмна звезда. Ако този обект, JADES-GS-z10-0, е нещо по-конвенционално от тъмна звезда, критиците може да отбележат, може би и другите три също са обикновени.
Статията обаче е само хипотеза. Авторите предполагат, че ако другите три въпросни обекта са тъмни звезди, техните спектри трябва да имат отличителни хелиеви линии, по-специално линия на абсорбция при 1640 Ångstroms, където галактика, съставена от обикновени звезди, би имала емисионни линии. Досега "Джеймс Уеб" не е проучил трите звезди достатъчно подробно, за да разреши въпроса.
Справка: Supermassive Dark Star candidates seen by JWST; Cosmin Ilie, Jillian Paulin and Katherine Freese;
Proceedings of the National Academies of Science. July 11, 2023; 120 (30) e2305762120; https://doi.org/10.1073/pnas.2305762120
Източници:
Massive Suns Powered by Darkness May Have Been Spotted at The Dawn of Time, ScienceАlert
JWST May Have Found The First Evidence For "Dark Stars", IFLScience
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари