Физики объяснили, как темные звезды могли освещать раннюю Вселенную

Наблюдения космического телескопа «Джеймс Уэбб» в начале 2025 года позволили обнаружить несколько необычных астрономических объектов, которые могут оказаться так называемыми «темными звездами». Что это за объекты, и как концепция способна перевернуть представления о формировании первых звезд во Вселенной.

Словосочетание «темные звезды» может вводить в заблуждение: такие объекты не являются темными в буквальном смысле, объясняет физик из Университета Южной Каролины Алексей Петров. Определение «темный» указывает на источник их энергии — темную материю, загадочное вещество, которое составляет около 27% Вселенной, но не испускает и не поглощает свет.

Как темная материя может «светиться»

Согласно одной из теорий, частицы темной материи могут быть своими собственными античастицами. При столкновении они аннигилируются, высвобождая энергию. В ранней Вселенной, в плотных облаках первичного газа (водорода и гелия), эта энергия могла нагревать вещество, предотвращая его гравитационный коллапс в обычную звезду. Вместо термоядерного синтеза такой объект мог бы светиться за счет «сгорания» темной материи, образуя долгоживущую, гигантскую и относительно холодную структуру — темную звезду, пишет Space.com.

Какими должны быть темные звезды

Согласно моделированию, темные звезды должны обладать рядом уникальных характеристик:

• Очень большой возраст — образуются из первичного газа, почти не содержат тяжелых элементов.

• Огромные размеры — радиус может достигать десятков расстояний от Земли до Солнца.

• Высокая светимость при низкой температуре поверхности — огромная площадь излучения компенсирует относительно слабое свечение.

• Массивность — масса может в тысячи или даже миллионы раз превышать солнечную.

Именно такие свойства заставили ученых заподозрить, что некоторые яркие и крупные объекты, обнаруженные телескопом «Джеймс Уэбб», могут быть не ранними галактиками, а темными звездами.

Если гипотеза подтвердится, темные звезды смогут объяснить несколько астрофизических загадок, например, происхождение сверхмассивных черных дыр. После исчерпания темной материи гигантская темная звезда могла коллапсировать прямо в черную дыру. Это объяснило бы, как такие объекты успели сформироваться в очень ранней Вселенной. Кроме того, часть первых звезд могла пройти стадию «темного» свечения перед включением термоядерных реакций.

Критика теории

Концепция темных звезд остается спорной. Некоторые ученые полагают, что наблюдаемые объекты могут быть необычными галактиками или массивными обычными звездами, сформировавшимися в результате интенсивной аккреции вещества. Для окончательных выводов потребуются дополнительные наблюдения и развитие теоретических моделей.