В центре Млечного Пути могут скрываться звезды из темной материи: как их найти
В самом сердце Млечного Пути, где свет звезд мешает различить даже крупные объекты, могут прятаться необычные небесные тела. Они светятся, но не за счет привычных ядерных реакций. Их топливо — темная материя, одна из главных загадок современной физики. Ученые из Великобритании и Гавайев предположили, что эти объекты существуют, и предложили способ их найти с помощью уже доступных телескопов.
Исследование выйдет в издании в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. Его авторы назвали предполагаемые объекты темными карликами. По своей массе они похожи на коричневые карлики. Эти тела занимают промежуточное положение между звездами и планетами. В их недрах могут идти термоядерные реакции, однако они будут меньше их светимости из-за нехватки массы. Поэтому в отличие от звезд, такие объекты не достигают постоянной светимости, а только сжимаются и тускнеют со временем. А вот темные карлики могут светиться благодаря совершенно иному механизму: аннигиляции частиц темной материи в их недрах.
Темная материя — это гипотетический тип вещества, который не испускает свет и не взаимодействует с электромагнитными силами. Ученые предполагают, что она составляет около 25% всей массы и энергии во Вселенной. Ее можно лишь косвенно отследить по гравитационному влиянию на другие тела. Несмотря на десятилетия поисков, точная природа темной материи остается неизвестной.
Одним из главных кандидатов на роль темной материи остаются так называемые WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) — гипотетические слабовзаимодействующие массивные частицы. Именно их поведение, по мнению авторов исследования, может объяснить появление темных карликов.
Как это возможно? В регионах, насыщенных темной материей, например в центре галактики, частицы этой материи могут постепенно скапливаться внутри обычных коричневых карликов. Если темная материя действительно состоит из WIMPs, то внутри звезды эти частицы будут сталкиваться и аннигилировать — то есть уничтожать друг друга с выделением энергии. Этот процесс может разогреть тело и сделать его ярче, чем обычный коричневый карлик.
Однако такой механизм работает только при одном условии: темная материя должна быть достаточно тяжелой и обладать способностью к самовзаимодействию. Легкие кандидаты, вроде аксионов или стерильных нейтрино, не подходят: они просто не дадут нужного эффекта.
Чтобы доказать, что астрономы действительно наблюдают темного карлика, а не что-то другое, ученые предложили искать особый химический маркер — литий-7. Это вещество быстро сгорает в обычных звездах, но в темных карликах, где нет ядерного синтеза, оно должно сохраняться.
Если телескоп вроде «Уэбба» найдет в центре галактики тусклый объект с сохранившимся литием-7, это станет весомым подтверждением существования таких тел.
Как отмечает профессор Джереми Сакстейн из Гавайского университета, возможен и другой подход: можно проанализировать большое количество подобных объектов и статистически определить, отличается ли их поведение от обычных коричневых карликов. Если отличия есть, это может говорить о наличии среди них новой подгруппы — темных карликов.
Сам по себе такой объект еще не докажет, что темная материя состоит из WIMPs. Но он станет аргументом в пользу того, что она состоит из тяжелых частиц, способных взаимодействовать друг с другом. Это уже существенно сузит круг гипотез и позволит сосредоточиться на наиболее перспективных моделях.
Самое популярное
