Какую роль играла темная материя в ранней Вселенной? Поскольку он составляет большую часть материи, он должен иметь некоторый эффект. Вместо того, чтобы гореть водородным синтезом, эти «темные звезды» были нагреты уничтожением темной материи.
И эти темные звезды все еще могут быть там.
Всего через несколько сотен тысяч лет после Большого взрыва Вселенная достаточно остыла, чтобы первое вещество могло вырасти из перегретого облака ионизированного газа. Гравитация завладела, и это раннее вещество собралось вместе, чтобы сформировать первые звезды. Но эти звезды не были такими, какими мы их знаем сегодня. Они содержали почти полностью водород и гелий, выросли до огромных масс, а затем взорвались в виде сверхновых. Каждое последующее поколение сверхновых заселяло Вселенную более тяжелыми элементами, созданными в результате ядерного синтеза этих ранних звезд.
Темная материя господствовала и в ранней Вселенной, паря вокруг нормальной материи в больших ореолах, концентрируя ее вместе с гравитацией. Когда первые звезды собрались вместе в этих ореолах темной материи, процесс, известный как охлаждение молекулярного водорода, помог им упасть в звезды.
Или это то, во что обычно верят астрономы.
Но команда исследователей из США считает, что темная материя не просто взаимодействовала через гравитацию, она была прямо в гуще событий. Их исследование опубликовано в статье «Темная материя и первые звезды: новый этап звездной эволюции». Частицы темной материи, сжатые вместе, начали аннигилировать, генерируя огромное количество тепла и подавляя этот механизм охлаждения молекулярного водорода. Слияние водорода было остановлено, и началась новая звездная фаза - «темная звезда». Массивные шары водорода и гелия приводятся в действие аннигиляцией темной материи вместо ядерного синтеза.
Если эти темные звезды достаточно стабильны, возможно, что они все еще могут существовать сегодня. Это означало бы, что ранняя популяция звезд никогда не достигла стадии Главной последовательности и все еще живет в этом прерванном процессе, поддерживаемом уничтожением темной материи. Поскольку темная материя расходуется на реакцию, дополнительная темная материя из окружающих областей может попасть внутрь, чтобы поддерживать ядро в тепле, и синтез водорода может никогда не получить шанс вступить во владение.
Однако темные звезды могут быть не такими долговечными. Слияние с обычной материей может в конечном итоге подавить реакцию аннигиляции темной материи. Его эволюция в обычную звезду не будет остановлена, только задержится.
Как астрономы могут искать эти темные звезды?
Они будут очень большими, с радиусом ядра больше 1 AU (расстояние от Земли до Солнца), поэтому они могут быть кандидатами для экспериментов по гравитационному линзированию. Эти наблюдения используют гравитацию от близких галактик, чтобы служить искусственным телескопом, чтобы сфокусировать свет от более отдаленного объекта. Это лучшая техника, которую астрономы должны найти для самых отдаленных объектов.
Их также можно обнаружить по продуктам аннигиляции темной материи. Если природа темной материи совпадает с теорией Слабо Взаимодействующих Массивных Частиц, ее аннигиляция испускает очень специфическое излучение и частицы в больших количествах. Астрономы могли искать гамма-лучи, нейтрино и антивещество.
Третий способ их обнаружения - поиск задержки в переходе на стадию Главной последовательности для ранних звезд. Темные звезды могли прервать эту стадию на миллионы лет, что привело бы к необычному разрыву в эволюции звезд.
Возможно, эти темные звезды дадут астрономам доказательства того, что им нужно, чтобы наконец узнать, что же такое темная материя.
Первоисточник: Темная материя и первые звезды: новый этап звездной эволюции
