Астрономи пропонують нову теорію, згідно з якою “неуспішні зірки”, відомі як коричневі карлики, можуть отримувати енергію з темної матерії. Темна матерія складає близько 85 відсотків усієї матерії у Всесвіті, проте не випромінює світло та взаємодіє лише через гравітацію. Коричневі карлики формуються як зірки, але їм не вистачає маси для запуску термоядерного синтезу. За висунутою теорією, коричневі карлики в центрах галактик можуть захоплювати темну матерію в своїх надрах. Коли ця темна матерія ангілює, вона вивільняє енергію, яка нагріває зірку, перетворюючи карлика на яскравіший “темний карлик”. Якщо такі об’єкти дійсно існують, їхнє виявлення стане важливим аргументом на користь нових теорій про природу темної матерії.
Темна матерія в неуспішних зірках
Згідно з новою моделлю, щільні коричневі карлики, що розташовані в центрах галактик, відіграють роль гравітаційних ям, які накопичують темну матерію. Оскільки темна матерія взаємодіє лише через гравітацію, вона природно рухається до ядер галактик, де може бути захоплена зіркою. Як пояснює фізик з Університету Гаваїв Девід Закстейн, потрапивши всередину зірки, темна матерія може ангілювати сама з собою, вивільняючи енергію, що нагріває карлика. Чим більше темної матерії накопичує коричневий карлик, тим більше енергії він випромінює. Важливо, що цей ефект проявляється лише у випадку, якщо частинки темної матерії самостійно ангілюють (як важкі WIMP); легші чи невзаємодіючі кандидати, такі як аксіони, не створять темних карликів.
Вчені пропонують використовувати хімічний підпис: темний карлик повинен зберігати літій-7, який звичайні коричневі карлики знищують. Дослідники зазначають, що потужні телескопи, як-от космічний телескоп Джеймса Вебба від NASA, можливо, вже мають достатню чутливість для виявлення холодних, тьмяних темних карликів поруч із центром Чумацького Шляху. Виявлення навіть одного з таких об’єктів сильно підтвердить теорію, що темна матерія складається з важких, взаємодіюючих частинок (як WIMP).
У суміжних дослідженнях астроном Джиліан Полін з Колгейтського університету спільно написала низку статей про давні “темні зірки”, що живляться темною матерією, в той час як фізик Ребекка Ліан з SLAC і її колеги продемонстрували, що захоплення темної матерії може нагрівати коричневі карлики та екзопланети – процес, відомий як “темне кінетичне нагрівання”. Разом ці ідеї підкреслюють, як навіть тьмяні, незвичайні зірки можуть пролити світло на природу темної матерії.