О блокировках  |  На основном сайте Граней: https://graniru.org/Society/Science/m.130854.html

статья Первые звезды душило темное вещество

Максим Борисов, 05.12.2007

Так художник представляет себе "темную звезду", видимую лишь в инфракрасном диапазоне. Иллюстрация University of Utah

Группа американских физиков высказала предположение, что первые звезды в нашей Вселенной оказывались столь глубоко "завязшими" в облаках из темного вещества, что не способны были зажечься. Если эта гипотеза будет подтверждена, то современной космологии грозит радикальный пересмотр прежних теорий о звездном развитии и формировании черных дыр вскоре после Большого взрыва. Соответствующая статья публикуется в ближайшем выпуске авторитетного журнала Physical Review Letters (PRL).

В настоящее время большинство астрономов придерживается мнения, согласно которому нынешняя структура Вселенной сложилась в ходе формирования наблюдаемых объектов (звезд, галактик, квазаров, газопылевых облаков) в местах скопления темного вещества (то есть таинственной материи, общая масса которой раз в шесть превышает массу барионного (видимого) вещества, однако попытки обнаружить эту материю непосредственным образом пока остаются безуспешными). Предполагается, что скопления темного вещества служили в те давние времена (13 миллиардов лет назад) своеобразным гравитационным каркасом, вдоль которого сжимающиеся коллапсирующие облака газообразного водорода и гелия превращались в звезды и галактики первых поколений.

Однако теперь исследователи, возглавляемые физиком Паоло Гондоло (Paolo Gondolo) из Университета Юты (University of Utah) в Солт-Лейк-Сити, представили несколько иной сценарий. Согласно их вычислениям (которые пока еще не проверены полноценным компьютерным моделированием), эволюция звезд и галактик в те давние времена на какой-то срок была изрядно заторможена (этот период мог длиться 80-100 миллионов лет после Большого взрыва). Частицы, которые теперь считаются одним из наиболее вероятных кандидатов в темное вещество - нейтралино (neutralinos), - взаимодействуя друг с другом, порождая взаимно аннигилирующие кварки и антикварки и нагревая тем самым облака газа, формирующие звезды, препятствовали их уплотнению (до такой степени, чтобы могли зажечься первые ядерные реакции синтеза гелия из водорода). Парадокс состоит в том, что протозвезды, которые в будущем станут раскаленными объектами, изначально должны формироваться из холодных газовых облаков.

Таким образом, звезды оставались темными и холодными в течение довольно продолжительного промежутка времени, при этом они были гораздо крупнее, чем любые современные звезды - их поперечник мог составлять от 4 до 2000 астрономических единиц (1 а.е. - это 150 миллионов километров). Не исключается также и то, что эти гигантские темные звезды существуют где-то до сих пор. Если это так, то астрономы могли бы "поохотиться" на этих выживших экзотов, отыскивая характерное гамма-излучение, потоки нейтрино или даже античастицы (позитроны и антипротоны), исторгаемые аномальными межзвездными и межгалактическими облаками газообразного водорода. Отыскав подобные объекты, можно "заодно" найти и идентифицировать неуловимое темное вещество.

Гондоло признается, что хотел первоначально назвать новые гипотетические объекты "коричневыми (бурыми) гигантами" ("brown giant") - по аналогии с коричневыми карликами, то есть звездами, в 13-75 раз превосходящими по своей массе Юпитер, - однако соавторы настояли на другом названии:"темные звезды" ("dark stars"). Их вдохновила композиция "Dark Star", исполняемая с 1967 года рок-группой The Grateful Dead. Темные звезды должны состоять главным образом из обычного вещества в форме молекул водорода и гелия, однако выглядеть при этом непомерно "разбухшими" и излучать в инфракрасном (тепловом) диапазоне. В связи с этим определенные надежды Гондоло возлагает на космический телескоп "Хаббл" (Hubble Space Telescope) и на его будущего преемника, космический телескоп имени Джеймса Вебба (James Webb Space Telescope), работающий именно в инфракрасном диапазоне.

Интересно, что темные звезды могут объяснить чрезвычайно быстрое появление крупных черных дыр в ранней Вселенной (они существовали спустя уже несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, а все современные модели показывают, что такие объекты должны были появиться гораздо позже). Впрочем, для этого нужно лучше изучить возможную эволюцию подобных образований - обращаются ли они со временем в обычные звезды, остаются самоподдерживаемыми "черными звездами" или же, испытывая коллапс, превращаются в черные дыры.

Впрочем, не все астрономы с энтузиазмом восприняли новую концепцию. Так, известный ученый Абрахам Лёб (Abraham Loeb) из Гарвард-Смитсонианского астрофизического центра (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics - CfA, Кембридж, штат Массачусетс) считает, что идея Гондоло опирается на весьма сомнительные предположения, реальное темное вещество совсем не обязательно будет концентрироваться в достаточных количествах (даже в пределах сверхгигантских звезд) для того, чтобы произвести предложенные эффекты.

Источники:
Drowning in Dark Matter? - ScienceNOW Daily News
Were The First Stars Dark? - University of Utah News Release
Earliest stars may have been 'dark,' study finds - Salt Lake Tribune

Ссылка:
The Effect of Dark Matter on the First Stars: A New Phase of Stellar Evolution - arXiv.org - astro-ph


Максим Борисов, 05.12.2007


новость Новости по теме