Три об’єкти, помічені в темряві Космічного Світанку, могли живитися завдяки зіткненням між частинками, які належать не до звичайного зоряного матеріалу, а до темної матерії.
Використовуючи дані космічного телескопа Джеймса Вебба, команда астрофізиків-теоретиків визначила, що три галактики – JADES-GS-z13-0, JADES-GS-z12-0 і JADES-GS-z11-0 – відповідають тому, що ми могли б очікувати, якби ми дивилися на колосальні поодинокі зірки, які живляться нагріванням темної матерії, а не ядерного синтезу.
За словами Косміна Ілі та Джилліан Полін з Університету Колгейт і Кетрін Фріз з Техаського університету в Остіні, ця модель може допомогти нам зрозуміти природу темної матерії та пояснити, звідки у Всесвіті береться велика кількість надмасивних чорних дір.
У наших знаннях про Всесвіт є багато прогалин, і темні зірки можуть вирішити деякі з них.
По-перше, є темна матерія. Ми не знаємо, що таке темна матерія, але ми знаємо, що існує набагато більше, ніж звичайна матерія, з якої складається майже все, що ми можемо побачити, від галактик і чорних дір – до мурах і печива. Ми знаємо це, тому що бачимо його гравітаційні ефекти – ніби там є просто маси, ну, маса, яку ми не можемо побачити чи виявити іншим способом.
Інша проблема полягає в тому, що ми ніколи не бачили перших зірок, які згоріли у Всесвіті. Ми бачили докзи їх існування, але не самі зірки.
А ще є надмасивні чорні діри, навколо яких обертаються галактики. Ми не знаємо, як ці об’єкти – маса яких у мільйони чи мільярди разів перевищує масу Сонця – стають такими величезними.
Нарешті, з моменту початку роботи в липні 2022 року JWST ідентифікував велику кількість масивних галактик у ранньому Всесвіті. Як ці галактики стали такими великими за такий короткий проміжок часу після Великого вибуху, залишається загадкою.
Темні зірки забезпечують акуратне рішення одразу кількох задач. Ми знаємо, що таке звичайні зірки: гігантські кулі з водню та гелію, переважно з надзвичайно гарячими ядрами під тиском, де атоми збиваються разом у ядерному синтезі, який генерує тепло та світло.
За словами Ілі та його колег, зірки темної матерії будуть живитися за рахунок анігіляції темної матерії. Одна з теорій темної матерії полягає в тому, що вона самознищується; коли дві частинки темної матерії стикаються, вони знищують одна одну зі спалахом тепла і світла.
За цією моделлю в ранньому Всесвіті було б набагато більше темної матерії. Вона могла створити згустки з масою в мільйон сонць, гасячи себе в топці тепла, що випромінюється з яскравістю мільярда сонць.
JADES-GS-z13-0, JADES-GS-z12-0 і JADES-GS-z11-0, помічені в перші кілька сотень мільйонів років після Великого вибуху, відповідають очікуваним характеристикам таких об’єктів.
З часом такі зірки колапсують у надмасивні чорні діри, що пояснює, чому ми їх більше не бачимо – і чому ми бачимо так багато надмасивних чорних дір.
І вони також пояснили б, чому перше покоління зірок не існує, хоча зірки, майже такі ж старі, як сам Всесвіт, можна знайти навіть тут, у нашій галактиці. Якщо темні зірки дійсно існували, зірки першого покоління все ще існують; вони просто виглядають дуже по-різному.
Дослідження опубліковано в Proceedings of the National Academy of Sciences.