Джеймс Уэбб, возможно, мельком увидел "темные звезды"

Существование звезд, "работающих" на темной материи, все еще нуждается в доказательстве. Но их обнаружение может дать ключ к пониманию природы одной из величайших загадок Вселенной.
Звезды ярко сияют из темноты космоса, благодаря термоядерному синтезу, когда атомы сливаются вместе и высвобождают энергию. Но что, если есть другой способ привести звезду в действие?
Группа из трех астрофизиков — Кэтрин Фриз из Техасского университета в Остине, Космин Илие и Джиллиан Паулин из Колгейтского университета — проанализировала изображения с космического телескопа имени Джеймса Уэбба и обнаружила три ярких объекта, которые могут быть "темными звездами" — теоретическими объектами намного больше и ярче нашего Солнца, питающимися аннигилирующими частицами темной материи. В случае, если наблюдения ученых подтвердятся, находка поможет раскрыть одну из самых глубоких нерешенных проблем во всей физике.
"Открыть новый тип звезд само по себе довольно интересно, но выяснить, что звезда питается темной материей — это было бы грандиозно", — говорит Фриз.
Хотя темная материя составляет около 25% Вселенной, понимание ее природы ускользает от ученых. Считается, что она состоит из элементарных частиц нового типа, и их поиск продолжается. Среди ведущих кандидатов — слабо взаимодействующие массивные частицы. При столкновении они аннигилируют, отдавая тепло схлопывающимся облакам водорода и превращая их в ярко сияющие темные звезды. Идентификация этих объектов откроет возможность изучения темной материи на основе их наблюдаемых свойств.
Последующие наблюдения Уэбба за спектроскопическими свойствами объектов, включая уменьшение или увеличение 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, выявленную космическим телескопом: кажется, во Вселенной слишком много крупных галактик, слишком ранних, чтобы соответствовать предсказаниям стандартной космологической модели.
"Скорее всего, что что-то в рамках стандартной модели нуждается в корректировке, потому что предложение чего-то совершенно нового, как это сделали мы, всегда менее вероятно, — рассуждает Фриз. — Но если некоторые из этих объектов, которые выглядят как ранние галактики, на самом деле являются темными звездами, моделирование будет лучше согласоваться с наблюдениями".
Три темных звезды-кандидата (JADES-GS-z13-0, JADES-GS-z12-0 и JADES-GS-z11-0) были первоначально идентифицированы как галактики в декабре 2022 года в ходе Расширенного глубокого внегалактического исследования Джеймса Уэбба (JADES). Используя спектроскопический анализ, команда подтвердила, что объекты наблюдались в период от 320 до 400 миллионов лет после Большого взрыва, что делает их одними из самых ранних объектов, которые человечество когда-либо видело.
"В данных, полученных с помощью Джеймса Уэбба, мы видим две конкурирующие гипотезы касательно этих объектов, — говорит Фриз. — Во-первых, это галактики, содержащие миллионы обычных звезд населения III. Во-вторых, это темные звезды. И Хотите — верьте, хотите — нет, но у одной из них достаточно света, чтобы конкурировать с целой галактикой".
Теоретически темные звезды могут стать в несколько миллионов раз массивнее и до 10 миллиардов раз ярче нашего Солнца.
Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Редактор: Илья Дочар
Источник: Техасский университет в Остине