Массивные солнца, питаемые тьмой, могли быть замечены на заре времен

Три объекта, обнаруженные во мраке Космического Рассвета, могут быть вызваны столкновениями между частицами, состоящими не из обычного звездного вещества, а из загадочного материала, известного как темная материя.

Использование данных из космоса Джеймса Уэбба Telescope, группа астрофизиков-теоретиков, определила, что три галактики — JADES-GS-z13-0, JADES-GS-z12-0 и JADES-GS-z11-0 — соответствуют тому, что мы могли бы ожидать, если бы искали на колоссальных одиночных звездах, работающих за счет нагрева темной материи, а не ядерного синтеза.

По словам Космина Илии и Джиллиан Паулин из Университета Колгейт и Кэтрин Фриз из Техасского университета в Остине, эта модель может помочь нам понять природу темной материи и объяснить, откуда берется такое изобилие сверхмассивных черных дыр во Вселенной.

В наших знаниях о Вселенной много пробелов, и темные звезды могли бы восполнить некоторые из них.

Во-первых, существует темная материя. Мы не знаем, что такое темная материя, но мы знаем, что есть нечто большее, чем обычная материя, из которой состоит почти все, что мы можем видеть, от галактик и черных дыр до муравьев и печенья. Мы знаем это, потому что видим его гравитационные эффекты — как будто есть просто масса, ну, масса, которую мы не можем увидеть или обнаружить каким-либо другим способом.

Еще одна проблема заключается в том, что мы никогда не действительно видели первые звезды, сгоревшие во Вселенной. Мы видели их свидетельства, но не сами звезды.

А еще есть сверхмассивные черные дыры, вокруг которых вращаются галактики. Мы не знаем, как эти объекты, масса которых в миллионы и миллиарды раз превышает массу Солнца, становятся такими огромными.

Наконец, с момента начала операций в июле 2022 года JWST выявила большое количество массивных галактики ранней Вселенной. Как эти галактики стали такими большими за такой короткий промежуток времени после Большого взрыва, остается загадкой.

Темные звезды дают четкое решение. Мы знаем, что такое нормальные звезды: гигантские шары из водорода и гелия, в основном, с чрезвычайно горячими ядрами под давлением, где атомы сталкиваются в ядерном синтезе, который генерирует тепло и свет.

По словам Илие и его коллег, Вместо этого звезды темной материи будут питаться за счет аннигиляции темной материи. Одна из теорий темной материи состоит в том, что она самоуничтожается; когда две частицы темной материи сталкиваются, они уничтожают друг друга во взаимном разрушении и взрыве тепла и света.

В соответствии с этой моделью в ранней Вселенной было бы намного больше темной материи. Он мог создать сгустки массой в миллион Солнц, погасив себя в печи тепла, излучающего с яркостью в миллиард Солнц и яркостью в миллиард Солнц.

JADES-GS-z13- 0, JADES-GS-z12-0 и JADES-GS-z11-0, наблюдаемые в первые несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, соответствуют ожидаемым характеристикам таких объектов.

Со временем такие звезды коллапсируют в сверхмассивные черные дыры, что объясняет, почему мы их больше не видим — и почему мы видим так много сверхмассивных черных дыр.

И они также объясняют, почему первое поколение звезд не Их нет, хотя звезды почти такого же возраста, как и сама Вселенная, можно найти даже здесь, в нашей галактике. Если темные звезды действительно существовали, звезды первого поколения существуют до сих пор; они просто выглядят совсем по-другому.

Это очень теоретически и еще не проверено; это потребовало бы гораздо более подробных наблюдений. Согласно расчетам группы, темные звезды и ранние галактики будут иметь разные гелиевые сигнатуры, и мы сможем различить их, увидев эти сигнатуры. Однако JWST в настоящее время является самым мощным космическим телескопом из когда-либо созданных. Получение этой информации, возможно, придется отложить до будущих телескопов.

Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.