Ранняя Вселенная могла содержать совершенно иной тип звезд — не термоядерные, а питаемые темной материей. Новые данные с телескопа JWST показывают четыре объекта, которые странным образом соответствуют этому теоретическому предсказанию.
Команда американских астрономов из Университета Колгейта (англ. Colgate University) и Техасского университета (англ. University of Texas at Austin) изучала спектры четырех древнейших объектов. JADES-GS-z14-0, JADES-GS-z14-1, JADES-GS-13-0 и JADES-GS-z11-0 — все они демонстрируют свойства, которые сложно объяснить в рамках стандартной модели звезд.
Первые четыре спектральных кандидата в сверхмассивные темные звезды
Гипотетические темные звезды должны были образовываться в первых сотнях миллионов лет после Большого взрыва. Вместо ядерного синтеза они получали энергию от аннигиляции частиц темной материи. Такие объекты могли бы достигать масс в миллионы раз больше солнечной, оставаясь при этом стабильными.
В спектре объекта JADES-GS-z14-0 обнаружился провал на длине волны 1640 ангстрем. Эта особенность — как раз то, что теоретики предсказывали для темных звезд. Объяснение простое: в их атмосферах должно содержаться много ионизированного гелия, который и поглощает свет на этой конкретной длине волны.
Но есть нюанс. Сигнал довольно слабый — отношение сигнал/шум всего около 2. По научным меркам, это недостаточно для твердого заявления об открытии. Можно сказать, ученые увидели намек, а не доказательство.
Дальше — интереснее. Наблюдения на радиотелескопе ALMA показали наличие кислорода вокруг того же объекта. А это уже противоречит теории: изолированная темная звезда не должна содержать тяжелых элементов. Получается парадокс — объект показывает признаки темной звезды, но находится в обогащенной металлами среде.
Как это возможно? У исследователей есть две рабочие гипотезы. Либо темная звезда образовалась в регионе, где уже присутствовали тяжелые элементы от предыдущих поколений звезд. Либо произошло слияние систем — темная звезда захватила вещество из соседней области.
Особенность этих кандидатов — их невероятная яркость и компактность. Обычные галактики такой массы были бы значительно больше по размеру. А темные звезды как раз предсказывались как очень яркие, но «пухлые» объекты. Как описывает один из авторов исследования Космин Илие, эти гипотетические объекты представляют собой "пухлые" облака водорода и гелия с низкой плотностью, но колоссальных размеров.
Если гипотеза подтвердится, это даст астрономам сразу несколько новых инструментов. Можно будет изучать свойства темной материи через наблюдения за звездами. Объяснить происхождение сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной тоже станет проще — они могли образоваться как раз из таких темных звезд-гигантов.
Пока же ученые осторожно говорят о «кандидатах». Нужны дополнительные наблюдения на JWST и других телескопах. Но сам факт, что гипотетический объект, предсказанный теорией более десяти лет назад, вдруг нашел возможное подтверждение, уже заставляет пересматривать наши представления о ранней Вселенной.