Диета из темной материи может сделать некоторые звезды фактически бессмертными

В нашей быстро расширяющейся Вселенной жизнь звезд идет по изношенным путям: сначала происходит синтез водорода, а затем гелия, а затем они увеличиваются в размерах, пока не исчерпывают свое ядерное топливо и не разрушаются, не в силах больше сопротивляться силе гравитации.

>

Но некоторые звезды в самой внутренней области нашего Млечного Пути, очень близко к галактическому центру, возможно, прокладывают свой собственный путь, демонстрируя странные свойства, которые не соответствуют нашей стандартной картине звездной эволюции.

Новые исследования показывают, что эти аномалии могут быть вызваны в основном темной материей, а не ядерным синтезом. Эта темная материя «пополняет» звезды и делает их практически древними по сравнению с ними.

Использование компьютерной модели звезды Исследователи из Стокгольмского университета в Швеции и Стэнфордского университета в Калифорнии смоделировали популяцию звезд, вращающихся вокруг галактического центра Млечного Пути, сравнив, как они развивались с инъекцией темной материи и без нее.

Их модель предсказывает эволюцию. существование нового класса тяжелых звезд, которые поддерживаются «горящими» не только за счет небольшого слияния атомных ядер, но и за счет аннигиляции «фактически бесконечного» запаса частиц темной материи, сталкивающихся с антиматерией.

Эта экзотическая реакция, высвобождающая горячую массу фотонов и электронов, может создать давление, достаточное для того, чтобы остановить коллапс звезды, время жизни которого потенциально в 100 раз превышает время жизни более типичной звезды, что делает ее практически бессмертной.

Галактический центр Млечного Пути чрезвычайно яркий, поэтому его очень трудно визуализировать, а звезды там кажутся моложе своих в противном случае можно было бы предположить по спектроскопическим признакам.

Такая молодость указывает на то, что они сформировались локально, а не пришли откуда-то еще. Тем не менее, наши текущие модели звездообразования предполагают, что звезды не могут сливаться на расстоянии примерно трети светового года от центральной черной дыры, что представляет собой загадку номер один.

Вблизи галактического центра также мало старых и развитых звезд. , а звездное население на удивление тяжелое и состоит из большего количества звезд с большой массой, чем внешние области галактики. Эти внутренние звезды также неожиданно быстро движутся вокруг галактического центра. Загадки номер два, три и четыре.

По мнению Джона и его коллег, объяснение всей этой странности может заключаться в темной материи. Темная материя — одна из самых неуловимых субстанций в нашей Вселенной. Это невидимая масса, которая никогда не была обнаружена напрямую, но считается, что она создает избыточную гравитацию, необходимую для удержания быстро движущихся галактик вместе.

Учет влияния темной материи в их звездную эволюцию модели, Джон и его коллеги предсказывают, что новый класс звезд может существовать вблизи центра галактики с «поразительными различиями», которые выводят их за пределы так называемых звезд главной последовательности.

Звезды главной последовательности, наиболее распространенные типа звезд во Вселенной, находятся в толстой полосе диаграммы Герцпрунга-Рассела, которая отображает траектории жизни звезд с учетом их стартовых масс, яркости и температуры.

Моделирование Джона и его коллег предполагает к этому графику, возможно, потребуется добавить новую ветвь звезд: звезды с большей массой (в пять или более массивных, чем наше Солнце), которые аккумулируют темную материю из практически бесконечного запаса и горят при более низких температурах с той же яркостью, что и звезды главной последовательности. .

«Плотность темной материи в этих звездах постоянно пополняется, обеспечивая этим звездам бессмертие и решая многочисленные звездные аномалии», — пишет команда.

Хотя их моделирование предполагает появление новой популяции звезд, которую наши телескопы могли бы нацелить на поиск признаков работы темной материи, из-за огромной яркости галактического центра их было бы трудно наблюдать.

«На сегодняшний день число известных звезд во внутреннем парсеке [Млечного Пути] ограничено, и для надежного исследования необходимо больше звезд. обнаружить любой эффект от темной материи», — отмечает команда.

Другие исследования, опубликованные ранее в этом году, также предложили альтернативное объяснение того, почему звезды вблизи центра нашей галактики выглядят такими молодыми, предполагая, что они омолаживаются не с помощью темноты. материи, но с водородом, полученным от их соседей.

Исследование было опубликовано на сервере препринтов arXiv в мае.