"Уэбб" вероятно уловил проблеск первых найденных "темных звезд"

Звезды ярко сияют из темноты космоса благодаря термоядерному синтезу — соединению атомов с выделением энергии. Но что, если существует другой способ подпитки звезды?

Об этом рассказывают в Техасском университете в Остине (UT Austin), передают OstanniPodii.com.

Группа астрофизиков проанализировала изображения, полученные космическим телескопом "Джеймс Уэбб" (JWST), и обнаружила три ярких объекта, которые могут быть "темными звездами" - теоретическими объектами, намного больше и ярче нашего Солнца, подпитываемые благодаря аннигиляции частиц темной материи. Если это подтвердится, то темные звезды смогут раскрыть природу темной материи -- одной из самых глубоких нерешенных проблем во всей физике.

"Открытие нового типа звезд само по себе довольно интересно, но выявление темной материи, которая питает их, было бы огромным событием", - сказала Фриз, соавтор исследования, которая является директором Института теоретической физики Вайнберга и заведующим кафедрой физики в UT Austin.

Хотя, согласно господствующей модели космологии, темная материя составляет около 85% материи Вселенной, её природа до сих пор остается загадкой. Ученые считают, что она состоит из нового типа элементарных частиц, и поиск таких частиц до сих пор продолжается. Среди ведущих кандидатов -- слабо взаимодействующие массивные частицы.

На раннем этапе формирования Вселенной при столкновении частиц/античастиц темной материи, их аннигиляция могла обеспечить источник тепла, чтобы остановить коллапс облаков при формировании "обычных" звезд, фактически образовав другой тип звезд, темные звезды, находящихся в тепловом и гидростатическом равновесии.

Ученые отмечают, что идентификация сверхмассивных темных звезд откроет возможность получения знаний о темной материи на основе их наблюдаемых свойств.

Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Соавторами работы также являются Космин Илие и Джиллиан Паулин из Колгейтского университета.

Дальнейшие наблюдения JWST за спектроскопическими свойствами объектов, включая провалы или превышение интенсивности света в определенных частотных диапазонах, могут помочь подтвердить, действительно ли эти объекты-кандидаты являются темными звездами.

Подтверждение существования темных звезд может также помочь решить проблему, созданную JWST: похоже, что во Вселенной слишком много больших галактик, что не соответствует предсказаниям стандартной модели космологии.

"Более вероятно, что что-то в рамках стандартной модели нуждается в доработке, поскольку предложение чего-то совершенно нового, как это сделали мы, всегда менее вероятно", - говорит Фриз. "Но если некоторые из этих объектов, похожих на ранние галактики, на самом деле являются темными звездами, то моделирование формирования галактик лучше согласуется с наблюдениями".

Трех кандидатов в темные звезды (JADES-GS-z13-0, JADES-GS-z12-0 и JADES-GS-z11-0) сначала идентифицировали как галактики в декабре 2022 года во время Расширенного глубокого внегалактического обзора JWST (JADES). С помощью спектроскопического анализа команда JADES подтвердила, что эти объекты наблюдались в период от 320 до 400 млн лет после Большого взрыва, что делает их одними из самых ранних объектов среди когда-либо наблюдаемых.

"Когда мы смотрим на данные "Джеймса Уэбба", то видим две конкурирующие возможности для этих объектов", - говорит Фриз. "Одна из них заключается в том, что это галактики, которые содержат миллионы обычных звезд III поколения. Другая -- что это темные звезды. И хотите верьте, хотите нет, но одна темная звезда имеет достаточно света, чтобы конкурировать с целой галактикой звезд".

Теоретически темные звезды могут вырасти до массы, в несколько миллионов раз превышающей массу нашего Солнца, и быть в 10 миллиардов раз ярче Солнца.

Идея относительно темных звезд возникла во время беседы Фриз с Дагом Споляром, в то время аспирантом Калифорнийского университета в Санта-Крусе. Они задались вопросом: Что делает темная материя с первыми звездами, которые образовались во Вселенной? Затем они обратились к Паоло Гондоло, астрофизику из Университета штата Юта, который присоединился к команде. После нескольких лет работы они опубликовали свою первую статью по этой теории в журнале Physical Review Letters в 2008 году.

Финансирование этого исследования было предоставлено Управлением физики высоких энергий Министерства энергетики США и Шведским исследовательским советом (Vetenskapsradet) Центра физики космочастиц имени Оскара Клейна при Стокгольмском университете.