Космический телескоп Джеймса Уэбба уже обнаружил несколько удивительных вещей за первый год своей научной работы, но если новое исследование выдержит критику, оно может стать одной из самых важных находок всех времен. Группа астрофизиков предполагает, что три ярких объекта, обнаруженных Уэббом в далекой Вселенной, могут быть первыми кандидатами на роль «темных звезд», гипотетических небесных объектов, питающихся за счет аннигиляции темной материи.
Беспрецедентная мощность Уэбба позволяет астрономам смотреть дальше в космос и назад во времени, чем любой другой телескоп, но при этом он продолжает открывать вещи, которые мешают нашему пониманию космоса. Например, он продолжает обнаруживать галактики, которые кажутся слишком развитыми для своего возраста, становясь слишком большими за слишком короткое время после Большого взрыва. Независимо от того, растут ли галактики быстрее, чем мы думали, или Вселенная намного старше, чем мы думаем, кажется, что что-то в наших моделях нуждается в настройке.
В новом исследовании астрофизики предлагают альтернативу — возможно, некоторые из объектов, которые мы видим в ранней Вселенной, вовсе не галактики, а «темные звезды». Это больше, чем просто оксюморон или культовый научно-фантастический фильм 70-х, темная звезда — это гипотетический объект, который не светится от ядерного синтеза, как обычные звезды, а вместо этого генерирует тепло от частиц темной материи, аннигилирующих друг с другом в ядре.
Если бы они существовали, темные звезды были бы намного крупнее обычных звезд, обладая массой в 10 миллионов Солнц и излучая яркость в 10 миллиардов, хотя и не в видимом, а в инфракрасном свете. Они также были бы в 10 000 раз шире, а это означает, что если бы Солнце было темной звездой, оно заполнило бы всю солнечную систему, а его внешняя поверхность находилась бы где-то рядом с орбитой Плутона.
Модели предполагают, что темные звезды должны быть возможны в ранней Вселенной, и на самом деле могут помочь объяснить загадку того, почему в ранней Вселенной так много больших галактик. После того, как «топливо» темной материи в их ядрах заканчивается, обычная материя, составляющая большую часть звезды, коллапсирует в черную дыру, потенциально обеспечивая семена для сверхмассивных черных дыр. Это может ускорить процесс формирования галактики. Другие «слишком ранние» галактики сами могут быть просто темными звездами, поскольку с такого расстояния они будут выглядеть похожими.
Изображения Джеймса Уэбба трех объектов (JADES-GS-z13-0, JADES-GS-z12-0 и JADES-GS-z11-0), которые могут быть первыми известными кандидатами в темные звезды НАСА/ЕКА
Астрономы в новом исследовании определили первых трех кандидатов в темные звезды в данных Уэбба. Три ярких объекта, обозначенные JADES-GS-z13-0, JADES-GS-z12-0 и JADES-GS-z11-0, были обнаружены Уэббом в декабре 2022 года и предположительно являются галактиками, но спектроскопический анализ показывает, что у них есть некоторые ожидаемых свойств темных звезд.
Конечно, какой бы захватывающей ни была эта идея, это исследование в высшей степени спекулятивно. Мы не только не знаем, существуют ли темные звезды, но и не знаем полностью, существует ли вообще темная материя, которая питает их. Даже тогда темная материя должна была бы существовать в определенной форме из нескольких предложенных форм, которые она могла бы принять. Бритва Оккама здесь не на нашей стороне.
«Скорее всего, что-то в рамках стандартной модели нуждается в настройке, потому что предложение чего-то совершенно нового, как это сделали мы, всегда менее вероятно», – говорит Кэтрин Фриз, соавтор -автор исследования. «Но если некоторые из этих объектов, которые выглядят как ранние галактики, на самом деле являются темными звездами, моделирование формирования галактик лучше согласуется с наблюдениями».
К счастью, как и любая хорошая гипотеза, эти темные звезды поддаются проверке. Будущие наблюдения Уэбба позволят изучить определенные свойства, в том числе затемнение или избыточную интенсивность света в определенных диапазонах частот, что поможет идентифицировать эти объекты.
Исследование опубликовано в журнале PNAS. .
