Яку роль відігравала темна матерія у ранньому Всесвіті? Оскільки вона становить більшість матерій, це повинно мати певний ефект. Замість спалення водневим синтезом ці «темні зірки» нагрівались знищенням темної речовини.
І ці темні зірки все ще можуть бути там.
Всього через кілька сотень тисяч років після Великого вибуху Всесвіт охолола, щоб перша речовина зрослася з перегрітої хмари іонізованого газу. Гравітація узялася, і ця рання справа зібралася, щоб утворити перших зірок. Але це не були зірки, як ми їх знаємо сьогодні. Вони майже повністю містили водень та гелій, виросли до величезних мас, а потім підірвались як наднові. Кожне наступне покоління наднових посіяло Всесвіт важчими елементами, створеними завдяки ядерному синтезу цих ранніх зірок.
Темна матерія домінувала і в ранньому Всесвіті, кружляючи навколо нормальної матерії у великих ореолах, концентруючи її разом із своєю силою тяжіння. Коли перші зірки, що зібралися всередині цих ореолів темної матерії, процес, відомий як молекулярне охолодження водню, допоміг їм розвалитися на зірки.
Або в це зазвичай вважають астрономи.
Але команда дослідників із США вважає, що темна матерія не просто взаємоділа через силу тяжіння, вона була саме там у гущі речей. Їх дослідження опубліковано в роботі "Темна матерія та перші зірки: нова фаза еволюції зірки". Частинки темної речовини, що стискаються разом, почали знищуватися, генеруючи величезну кількість тепла, і перекриваючи цей молекулярний механізм охолодження водню. Злиття водню було припинено, і почалася нова зоряна фаза - «темна зірка». Масивні кульки водню та гелію використовуються завдяки знищенню темної речовини замість ядерного синтезу.
Якщо ці темні зірки є досить стабільними, можливо, вони можуть існувати і сьогодні. Це означало б, що рання популяція зірок ніколи не досягала стадії Головної послідовності, і досі живе в цьому перерваному процесі, підтримуваному знищенням темної матерії. Оскільки в реакції споживається темна речовина, додаткова темна речовина з прилеглих регіонів може надходити, щоб серцевина нагрівалася, і синтез водню ніколи не отримає шансу перейняти.
Темні зірки, однак, можуть не так довго тривати. Злиття із звичайної речовини може врешті перекрити реакцію знищення темної речовини. Її перетворення в звичайну зірку не було б зупиненим, а лише затриманим.
Як астрономи могли шукати цих темних зірок?
Вони були б дуже великими з радіусом серцевини, більшим за 1 АС (відстань від Землі до Сонця), тому вони можуть бути кандидатами на гравітаційні експерименти з лінзуванням. Ці спостереження використовують гравітацію довколишніх галактик, щоб служити штучним телескопом для фокусування світла від більш віддаленого об'єкта. Це найкраща техніка, яку астрономам доводиться знаходити найвіддаленіші об’єкти.
Їх можна було також виявити за продуктами знищення темної речовини. Якщо природа темної матерії відповідає теорії масових частинок слабко взаємодіючих, її знищення призведе до випромінювання дуже специфічного випромінювання і частинок у великих кількостях. Астрономи могли шукати гамма-промені, нейтрино та антиматерію.
Третім способом їх виявлення буде пошук затримки в переході до стадії Основної послідовності для ранніх зірок. Темні зірки могли перервати цю стадію мільйони років, що призвело до незвичного розриву в еволюції зірок.
Можливо, ці темні зірки дадуть астрономам необхідні докази, щоб нарешті дізнатися, що таке насправді темна речовина.
Першоджерело: Темна матерія та перші зірки: нова фаза еволюції зірки
