Тайна темных звезд: удивительные космические тела, состоящие из темной материи
Беспрецедентная мощность Уэбба позволяет астрономам смотреть дальше в космос и назад во времени, чем с помощью любого другого телескопа, но при этом он продолжает открывать вещи, которые мешают нашему пониманию космоса. Например, Уэбб продолжает обнаруживать галактики, которые кажутся слишком развитыми для своего возраста, становясь слишком большими за слишком короткое время после Большого взрыва. Независимо от того, растут ли галактики быстрее, чем мы думали, или Вселенная намного старше, чем считает наука, что-то в наших моделях мироздания нуждается в корректировке.
В новом исследовании астрофизики предлагают альтернативу — возможно, некоторые из объектов, которые мы видим в ранней Вселенной, вовсе не галактики, а «темные звезды». Это больше, чем просто оксюморон или культовый научно-фантастический фильм 70-х: темная звезда — это гипотетический объект, который не светится от ядерного синтеза, как обычные звезды, а вместо этого генерирует тепло от частиц темной материи, аннигилирующих друг с другом в ядре.
Если бы они существовали, темные звезды были бы намного крупнее обычных звезд, обладая массой в 10 миллионов Солнц и излучая яркость в 10 миллиардов, хотя и не в видимом, а в инфракрасном свете. Они также были бы в 10 000 раз шире, а это означает, что если бы Солнце было темной звездой, оно заполнило бы всю солнечную систему, а его внешняя поверхность находилась бы где-то рядом с орбитой Плутона.
Модели предполагают, что темные звезды должны быть возможны в ранней Вселенной, и на самом деле могут помочь объяснить загадку того, почему на заре времен было так много больших галактик. После того, как «топливо» темной материи в их ядрах заканчивается, обычная материя, составляющая большую часть звезды, коллапсирует в черную дыру, потенциально обеспечивая семена для сверхмассивных черных дыр. Это может ускорить процесс формирования галактики. Другие «слишком ранние» галактики сами могут быть просто темными звездами, поскольку с такого расстояния они будут выглядеть похожими.
Древние звезды
В рамках нового исследования астрономы определили первых трех кандидатов в темные звезды в данных Уэбба. Три ярких объекта, обозначенные JADES-GS-z13-0, JADES-GS-z12-0 и JADES-GS-z11-0, были обнаружены Уэббом в декабре 2022 года и предположительно являются галактиками, но спектроскопический анализ показывает, что у них также есть некоторые характеристики, которые можно было бы ожидать от темных звезд.
Конечно, какой бы захватывающей ни была эта идея, это исследование в высшей степени спекулятивно. Мы не только не знаем, существуют ли темные звезды, но и до конца не уверены, существует ли сама темная материя, питающая их. Даже тогда темная материя должна была бы существовать в определенной форме из нескольких предложенных форм, которые она могла бы принять. Бритва Оккама здесь не на нашей стороне.
«Более вероятно, что что-то в рамках стандартной модели нуждается в настройке. Когда вы предполагаете существование некого совершенно нового явления, вероятность этого обычно намного ниже того, что ваша модель попросту недоработана, — отметила Кэтрин Фриз, соавтор исследования. — Но если некоторые из этих объектов, которые выглядят как ранние галактики, на самом деле являются темными звездами, моделирование формирования галактик лучше согласуется с фактическими наблюдениями».
К счастью, как и любая хорошая гипотеза, темные звезды поддаются научной проверке. Будущие наблюдения Уэбба могли бы исследовать определенные свойства, в том числе затемнение или избыточную интенсивность света в определенных частотных диапазонах, которые могли бы помочь идентифицировать эти объекты и доказать или опровергнуть их существование.