Обнаружены возможные «темные звезды», питающиеся темной материей
Первые звезды во Вселенной могли быть не привычными термоядерными светилами, а гигантскими «темными звездами», сияющими за счет аннигиляции темной материи. К такому выводу пришли астрофизики после анализа данных телескопа им. Джеймса Уэбба. Эти объекты, состоящие из водорода и гелия, могут объяснить как появление необычно ярких ранних галактик, так и происхождение первых сверхмассивных черных дыр. Исследование провели ученые из Университета Колгейт (США). Публикация вышла в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ученые обнаружили четыре крайне далеких источника света, чьи характеристики совпадают с теоретическими моделями «сверхмассивных темных звезд» — JADES-GS-z14-0, JADES-GS-z14-1, JADES-GS-13-0 и JADES-GS-z11-0. Эти объекты наблюдались на расстояниях, соответствующих всего 300 миллионам лет после Большого взрыва.
Согласно гипотезе, темные звезды представляют собой огромные облака водорода и гелия, удерживаемые от коллапса энергией, выделяющейся при аннигиляции частиц темной материи — вероятно, слабо взаимодействующих массивных частиц («вимпов»). При их столкновении выделяется тепло, способное «раздуть» звезду до гигантских размеров и заставить ее ярко светиться без термоядерных реакций.
Одна из ключевых спектральных особенностей таких звезд — область поглощения излучения на длине волны 1640 ангстрем (единица, равная 10 степени -10 метра, используемая в физике, оптике и астрономии для измерения атомарных размеров и длин волн света), связанная с ионизированным гелием.
В спектре объекта JADES-GS-z14-0 телескоп впервые зафиксировал слабое проявление этой линии — возможный признак темной звезды. Хотя уровень сигнала пока невысок: S/N≈2 (обозначение отношения сигнал/шум (signal-to-noise), S/N < 3 — сигнал считается предположительным, слабое свидетельство, требует подтверждения), это стало первым потенциальным сигналом существования подобных объектов.
Дополнительные данные об этом же источнике получены с помощью радиоинтерферометра ALMA, который выявил следы кислорода. Это указывает, что объект, возможно, не изолированная темная звезда, а система, образовавшаяся при слиянии гало темной материи с молодой галактикой.
Концепция темных звезд была предложена Кэтрин Фриз и коллегами еще в 2008 году. Ученые предположили, что такие объекты могли существовать в ранней Вселенной и со временем коллапсировать в сверхмассивные черные дыры — те самые, которые сегодня наблюдаются в древних квазарах.
Если открытие темных звезд подтвердится, это станет важнейшим шагом к пониманию природы темной материи и процессов звездообразования в молодой Вселенной. Исследователи отмечают, что изучение подобных объектов может положить начало новой области астрофизики.
