Звездное семейство предоставляет огромное разнообразие объектов с необычными характеристиками. Однако наиболее экзотическим типом считаются темные звезды, способные раскрыть секреты ранней Вселенной.
Перед вами звездный тип, который все еще существует только в теориях. Полагают, что темные звезды могли возникнуть на раннем этапе развития Вселенной, опередив появление привычных звезд. Что это такое и как возникли?
На самом деле, темные звезды вовсе не темные. Скорее всего, это одни из крупнейших и ярчайших звезд в космическом пространстве. Но исследователям пока не удалось найти ни одной из них.
Все наблюдаемые во Вселенной объекты вписываются в 5% обычной материи. А вот 26% отведено на загадочную темную материю. Она не излучает свет, поэтому ее ищут лишь за счет гравитационных отпечатков (огибает массивные галактики). Полагают, что темная материя сыграла важную роль на этапе раннего звездного формирования.
Темная материя стала первым материалом, который начал скапливаться в крупные «пятна». За ней последовала обычная материя, создав большие скопления, которые сформировали первые поколения звезд и галактики.
Ранние звезды появились за счет слияния атомов водорода и гелия. Они скапливались в масштабные облака, охлаждались и увеличивали плотность, пока не зажигались. Однако, если добавить в эту формулу темную материю, то ситуация меняется. Частицы, вроде нейтралино (одна из гипотетических частиц-кандидатов темной материи), могли начать сталкиваться и уничтожать друг друга, формируя кварки, антикварки и тепло.
Такая аннигиляция частиц просто помешала бы звезде сокращаться в размерах. Таким образом, объект не сможет достигнуть плотности, необходимой для запуска ядерного синтеза. Подобные ранние темные звезды по размеру способны разрастись до 4-2000 а.е. Но это не привычные «звездные шары», вроде Солнца, а гигантские облака водорода и гелия.
В теории темные звезды остаются теплыми, но не раскаленными. Температуры поверхности не хватит, чтобы мы смогли улавливать их на небе невооруженным глазом. Исследователи все же полагают, что их можно найти специальными приборами, потому что темные звезды должны излучать гамма-лучи, нейтрино, частицы антивещества и инфракрасный свет.
Если говорить о составе, то это почти полностью водород с тысячной частью темной материи. Но даже небольшого количества темной материи хватит, чтобы темная звезда оставалась масштабным облаком в течение миллионов и миллиардов лет. Когда последние частицы аннигилируют, звезда начнет сокращаться, потому что не сможет больше противодействовать силе гравитации.
Почему мы не видим темные звезды? Полагают, что в конце концов все они должны рухнуть в черные дыры. Более того, некоторые считают, что именно темные звезды стали источником возникновения сверхмассивных черных дыр. Дело в том, что эти объекты находятся в центрах галактик, где наблюдается наибольшая плотность темной материи.
В этой теории есть смысл. Исследователи все еще не могут понять, как массивные черные дыры могли сформироваться так быстро. Главное ограничение накладывается на скорость накапливания массы. Ведь в первый миллиард лет эти скорости были намного ниже. Но темные звезды превышают по размерам обычные звезды, поэтому способны создавать сверхмассивные черные дыры. Если это так, то темные звезды помогут раскрыть секреты формирования сверхмассивных черных дыр. Кроме того, они позволят лучше понять темную материю, частица которой лежит в их основе.
Исследователи не могут с уверенностью сказать, что темные звезды существуют. К сожалению, у нас нет достаточно мощного телескопа, способного заглянуть настолько далеко (есть мнение, что темные звезды возникли через 80-200 млн. лет после Большого Взрыва). Однако ученые надеются, что все изменится с запуском телескопа Джеймс Уэбб в 2021 году.