"Вебб" возможно обнаружил теоретизированные "темные звезды", подпитываемые темной материей

Согласно недавно опубликованным исследованиям, три темные звезды, топливом для которых служит темная материя, а не ядерный синтез, возможно, впервые в истории были обнаружены космическим телескопом "Джеймс Уэбб".

Впервые предположение о существовании темных звезд было выдвинуто в 2007 г. Темные звезды являются единственным типом звезд в космосе, топливом для которых служит неуловимая темная материя, а не ядерный синтез. Если существование этих трех чрезвычайно древних звездных объектов будет подтверждено, то это еще раз докажет новаторские возможности JWST и перепишет историю и эволюцию Вселенной.

Во Вселенной существует множество различных типов звезд. В нашей галактике Млечный Путь самым распространенным типом звезды является красный карлик. Также были обнаружены звезды типа белый карлик и коричневый карлик, а также звезды главной последовательности G-типа, такие как наше Солнце.

Хотя эти и другие типы звезд имеют разные массы, размеры и температуры, их объединяет одно: они ярко горят за счет ядерного синтеза, который происходит в их ядрах.

В 2007 г. группа исследователей, в которую входила астрофизик-теоретик Кэтрин Фриз из Техасского университета в Остине, впервые высказала предположение о существовании другого типа звезд, топливом для которых служит не термоядерный синтез, а темная материя, по крайней мере, на ранних стадиях после Большого взрыва. Названный "темными звездами", этот новый тип звездных тел в конце концов также будет коллапсировать сам в себя, образуя тем самым черную дыру.

С момента появления этой идеи некоторые астрономы предположили, что многие сверхмассивные черные дыры, находящиеся в центрах галактик, когда-то были темными звездами. Однако ни одной реальной темной звезды не было обнаружено даже космическим телескопом Хаббл, что делает их чисто теоретическими объектами.

Теперь группа исследователей, которые впервые предложили идею темных звезд, заявляет, что, используя уникальные возможности космического телескопа "Джеймс Уэбб" заглянуть в начало времен, они обнаружили три реальных кандидата.

В своем исследовании, опубликованном в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), команда, в которую наряду с Фриз входят Космин Илие и Джиллиан Паулин из Колгейтского университета, утверждает, что, по их мнению, им удалось обнаружить три темные звезды.

"Первым этапом звездной эволюции в истории Вселенной могут быть темные звезды (ТЗ), которые получают энергию от нагрева темной материи (ТМ), а не от ядерного синтеза", - пишут они. "Хотя они почти полностью состоят из водорода и гелия, образовавшихся в результате Большого взрыва, они формируются в центрах протогалактик, где есть достаточное количество ТМ, служащей источником тепла".

Считается, что частицы темной материи взаимодействуют с обычным веществом только под действием силы тяжести, хотя это пока носит теоретический характер. В результате эти звезды, подпитываемые ТМ, в основном состоят из водорода и гелия, как и все другие звезды, и лишь незначительная часть (около 0,1%) их вещества состоит из частиц темной материи. Однако, по мнению исследователей, такого малого количества темной материи все же достаточно для того, чтобы вместо ядерного синтеза питать темные звезды.

По причине своих уникальных свойств, команда также утверждает, что звезды этого типа должны выглядеть иначе, чем все остальные в космосе.

"Они представляют собой очень яркие диффузные рыхлые объекты и вырастают до очень больших размеров", - объясняют исследователи. "Фактически, они могут вырастать до десяти миллионов солнечных масс при светимости до десяти миллиардов солнечных".

К сожалению, эти объекты были бы настолько массивными и находились бы так далеко, поскольку они, скорее всего, существовали только на ранних стадиях формирования Вселенной, что выглядели бы просто как далекая-далекая галактика. К счастью, в распоряжении исследовательской группы есть телескоп JWST, который является первым искусственным телескопом, способным обнаружить настолько далекие и настолько древние объекты.

К тому же, команда занимается моделированием темных звезд уже полтора десятка лет, поэтому им удалось разработать спектральный отпечаток, который должен отличать их от галактик даже при наблюдении на таком большом расстоянии. Согласно опубликованному исследованию, именно это и было обнаружено у трех кандидатов.

"В этой работе мы показываем, что космический телескоп "Джеймс Уэбб", возможно, уже обнаружил эти объекты", - пишут авторы в опубликованной работе.

"Мы показываем, что каждый из следующих трех объектов - JADES-GS-z13-0, JADES-GS-z12-0 и JADES-GS-z11-0 (на красных смещениях z ∈ [11, 14]) - согласуется с интерпретацией сверхмассивной темной звезды, что позволяет определить первых кандидатов в темные звезды", - добавляют они.

В своей научной статье группа исследователей признает, что они не могут быть на 100% уверенными в том, что увиденное ими действительно является тремя темными звездами или просто тремя чрезвычайно странными галактиками, которые также никогда не наблюдались ранее. Однако тот факт, что все кандидаты имеют ожидаемый спектральный отпечаток, а также то, что все они имеют вид "одноточечных" источников света, а не диффузных галактик, дает основания полагать, что это могут быть первые звезды, подпитываемые темной материей, которые когда-либо были замечены человеком.

Потребуются дополнительные исследования и наблюдения, чтобы исключить другие источники для целевых кандидатов.