На початку 2025 року космічний телескоп Джеймса Вебба ідентифікував три астрономічні аномалії, які можуть представляти радикально новий клас об’єктів: темні зірки. Незважаючи на назву (вони не темні та навряд чи є зірками), ці гіпотетичні сутності можуть революціонізувати наше розуміння утворення зірок і, що важливо, пролити світло на невловиму природу темної матерії.
Таємниця темної матерії
Темна матерія становить приблизно 27% Всесвіту, але залишається невиявленою традиційними методами. На відміну від звичайної матерії, він не взаємодіє зі світлом чи іншим електромагнітним випромінюванням. Про його існування ми робимо висновок лише за його гравітаційним впливом на видиму матерію. Відкритим залишається питання: що це?
Багато теорій припускають, що темна матерія складається з частинок, які є своїми власними античастинками. Коли вони стикаються, вони знищуються, вивільняючи величезну кількість енергії. Ця енергія є ключовою для розуміння того, як темні зірки можуть утворюватися та світитися.
Як темні зірки можуть сяяти
Стандартна модель утворення зірок припускає, що гравітація руйнує первісний водень і гелій, викликаючи ядерний синтез. Але що, якби темна матерія зіграла активну роль? Якби щільність темної матерії в цих ранніх утвореннях була достатньо високою, часті зіткнення частинок генерували б величезну кількість тепла, перешкоджаючи нормальному ядерному синтезу. Результатом стане зіркоподібний об’єкт, що працює не за рахунок синтезу, а за рахунок анігіляції темної матерії.
Цей процес дозволить цим об’єктам світити набагато довше, ніж традиційні зірки, і при нижчих температурах.
Визначення темних зірок
Астрономи можуть шукати певні ознаки під час пошуку цих об’єктів:
- Вік: найвіддаленіші (і, отже, найдавніші) об’єкти демонструватимуть надзвичайні червоні зсуви у спектрі світла.
- Склад: темні зірки майже не повинні містити важких елементів, вони майже повністю складаються з первісного водню та гелію.
- Розмір: очікується, що вони будуть величезними, потенційно охоплюючи десятки астрономічних одиниць (відстань між Землею та Сонцем). Деякі з них навіть можуть досягати маси, яка в 10 000-10 мільйонів разів перевищує масу нашого Сонця.
- Яскравість: Незважаючи на низьку температуру, завдяки своїм величезним розмірам вони будуть надзвичайно яскравими.
Останні дані, отримані телескопом Джеймса Вебба, виявили об’єкти з високим червоним зміщенням, які не підходять загальноприйнятим поясненням, можливо, натякаючи на існування темних зірок.
Від темних зірок до чорних дір?
Доля темної зірки залежить від її маси. Менші з часом можуть запалити термоядерний синтез і стати звичайними зірками. Але надмасивні темні зірки можуть безпосередньо колапсувати в чорні діри, потенційно пояснюючи швидке утворення надмасивних чорних дір, які спостерігаються в центрах галактик, включаючи наш Чумацький Шлях. Прикладом є UHZ-1, чорна діра, яка утворилася лише через 500 мільйонів років після Великого вибуху – занадто швидко, щоб її можна було пояснити за допомогою сучасних моделей.
Обережно
Гіпотеза темної зірки не позбавлена скептиків. Деякі вчені стверджують, що акреція матерії сама по собі може пояснити спостережувані аномалії. Потрібні додаткові дані та уточнені теоретичні моделі, щоб підтвердити, чи є ці об’єкти справді темними зірками чи просто незвичайними галактиками.
Незважаючи на невизначеність, потенційні наслідки величезні. Темні зірки пропонують унікальний спостережний шлях для вивчення темної матерії та ранніх стадій космічної еволюції. Якщо це підтвердиться, це не тільки перепише наше розуміння утворення зірок, але й забезпечить важливу частину головоломки відсутньої маси Всесвіту.
