Новият космически телескоп "Роман" може да открие свръхмасивни тъмни звезди

Ваня Милева Последна промяна на 26 юни 2023 в 00:01 5962 0

Представа на художник за тъмна неутронна звезда.

Кредит NASA's Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab

Представа на художник за тъмна неутронна звезда.

Първите звезди във Вселената са били много различни от звездите, които виждаме днес. Те са били изградени единствено от водород и хелий, без по-тежки елементи, които да им помагат да генерират енергия в ядрото си. В резултат на това вероятно са били стотици пъти по-масивни от Слънцето. Но някои от първите звезди може би са били още по-странни. В ранната Вселена тъмната материя може да е била по-концентрирана, отколкото е сега, и да е захранвала странни звездни обекти, известни като тъмни звезди.

Тъй като тъмната материя и обикновената материя действат по сходен начин под въздействието на гравитацията, струпванията на тъмна материя в ранната Вселена може да са събрали около себе си облаци от водород и хелий. Тъй като тази материя е колапсирала под собствената си тежест, тъмната материя в ядрото ѝ може да е генерирала енергия. В някои модели на тъмната материя частиците могат да анихилират и да произвеждат гама лъчи и неутрино. Тези високоенергийни частици биха попречили на облака да колапсира, подобно на начина, по който ядреният синтез поддържа обикновена звезда.

Тези тъмни звезди щяха да са гигантски, с диаметър десетки хиляди, дори стотици хиляди пъти по-голям от този на Слънцето. Но те щяха да са слаби и с доста ниска плътност. Ако съществуваха, щяха да са твърде слаби и далечни, за да могат да бъдат открити от сегашните телескопи. Но космическият телескоп "Нанси Грейс Роман", наричан по-рано WFIRST, може да се окаже достатъчно мощен, за да ги открие.

Художествена интерпретация на тъмна звезда. Кредит: University of Utah

Изстрелването на телескопа "Роман" е планирано за май 2027 г. Той ще бъде широкоспектърен инфрачервен телескоп, подходящ за изследване на слабите и далечни краища на космоса. Според неотдавнашна статия, публикувана в arxiv, Roman ще може да наблюдава свръхмасивни тъмни звезди с маси, по-големи от 100 000 Слънца. Но тъмни звезди от такъв мащаб вероятно не са били често срещани. По-добрата оценка е, че тъмните звезди са били с маси около 10 000 Слънца. С помощта на гравитационната леща Роман може да успее да види тъмна звезда с такава маса, но авторите предлагат по-добър метод, съчетаващ наблюденията на Роман с космическия телескоп Джеймс Уеб.

Идеята им е да идентифицират кандидати за тъмна звезда с помощта на Роман, като се има предвид, че фотометричните наблюдения няма да могат да разграничат тъмните звезди от малките млади галактики. Една от характеристиките, които отличават галактиките от тъмните звезди, е, че последните трябва да показват емисионна линия на хелия, известна като λ1640, която "Джеймс Уеб" може да открие. "Роман" е по-подходящ за откриване на кандидат тъмни звезди, а "Джеймс Уеб" може да ги потвърди. Това е отличен пример за това как силните страни на различните телескопи могат да се допълват взаимно.

Телескопът за широкообхватно инфрачервено изследване на НАСА (WFIRST) вече се нарича космически телескоп Нанси Грейс Роман, на името на една от първите жени лидери в НАСА. Американският астроном Нанси Грейс Роман е известна като „Майката на Хъбъл“ заради ролята си в планирането на космическия телескоп Хъбъл. Кредит: NASA

Ако този подход се окаже успешен през следващото десетилетие, той може да помогне на астрономите да разберат друга космологична загадка - тази на свръхмасивните черни дупки. Все още не разбираме как такива масивни черни дупки са могли да се образуват толкова бързо в ранната Вселена, но една от идеите е, че те може да са били посяти от тези тъмни звезди. Когато ядрата им от тъмна материя са спрели да генерират енергия, тези звезди може да са се сринали достатъчно бързо, за да се образува масивна черна дупка, която с времето може да прерасне в свръхмасивна черна дупка.

Има много неща, които може да научим от слабата светлина на тъмната звезда.

Справка: Detectability of Supermassive Dark Stars with the Roman Space Telescope
Saiyang Zhang, Cosmin Ilie, Katherine Freese, https://arxiv.org/abs/2306.11606 

Източник: Nancy Grace Roman Could Detect Supermassive Dark Stars, BRIAN KOBERLEIN

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !