Тайный источник энергии
Смоделировав в специальной программе жизненный цикл звезды, астрофизики обнаружили ранее незамеченный эффект. Оказалось, что частицы темной материи, притянутые к звездам гравитацией, могут взаимодействовать друг с другом и аннигилировать. В итоге «темные» частицы превращаются в обыкновенные, отчего выделяется колоссальное количество энергии.
Этот особый дополнительный источник энергии может стабилизировать звезду на миллиарды лет и поддерживать ее жизнь, даже когда запасы ядерного топлива внутри полностью исчерпаются. В теории, такая звезда с постоянной темноматериальной подпиткой способна жить практически вечно. Во всяком случае, она протянет до того момента, когда наша Вселенная умрет.
Аннигиляция темной материи в представлении нейросети MidjourneyЗвезды сжигают водород при ядерном синтезе. Внешнее давление от этого уравновешивает внутреннее давление от гравитационных сил и поддерживает звезды в устойчивом равновесии.
Наша компьютерная модель показала, что если звезды способны концентрировать внутри себя большое количество темной материи, то затем она аннигилирует там. Таким образом, создается давление, аналогичное внешнему, и звезда остается стабильной благодаря распаду темной материи. И водород в таком случае звезде вообще не нужен.
И в этом их кардинальное отличие от обычных звезд. Когда заканчивается водород, звезда умирает. А тут звезды могут накапливать темную материю непрерывно и постоянно
Наша компьютерная модель показала, что если звезды способны концентрировать внутри себя большое количество темной материи, то затем она аннигилирует там. Таким образом, создается давление, аналогичное внешнему, и звезда остается стабильной благодаря распаду темной материи. И водород в таком случае звезде вообще не нужен.
И в этом их кардинальное отличие от обычных звезд. Когда заканчивается водород, звезда умирает. А тут звезды могут накапливать темную материю непрерывно и постоянно
— Изабель Джон, докторант по физике астрочастиц Стокгольмского университета.
Не такие как все
Эволюция звезд, как правило, не вызывает споров среди исследователей, так как предмет давно и хорошо изучен. Мы знаем, как связаны возраст, светимость, размеры и температура звезд, благодаря теоретическим моделям и астрономическим наблюдениям. Однако недавно астрономы обнаружили, что звезды в центре нашей галактики ведут себя не так, как предсказывает общепринятая теория их развития.
Изображение части центра Млечного Пути шириной в 50 световых лет, сделанное космическим телескопом Джеймса Уэбба. По оценкам, на этом изображении области Стрельца С находятся 500 000 звезд
Самые центральные звезды Млечного пути, так называемые S-звезды, показывают ряд признаков, каких нет ни у кого больше. Во-первых, абсолютно непонятно, как они вообще очутились так близко к центру галактики. Традиционно считается, что такие места являются в буквальном смысле враждебной средой для звездообразования.
Во-вторых, эти S-звезды выглядят гораздо моложе, чем ожидали астрономы. Также выяснилось, что здесь аномально много тяжелых звезд. И причина такого скопления также неясна.
Все эти вышеперечисленные странности можно объяснить только одним способом: внутри у этих звезд имеется дополнительный источник энергии. А раз так, то такие звезды с внутренним секретом могут сжигать свои запасы водорода куда медленнее, чем это происходит в обычных условиях. Следовательно, и стареть такие светила станут с гораздо меньшей скоростью, а внешне будут выглядеть гораздо моложе своего возраста.
В мае 2024 на сервере препринтов arXiv появилось исследование Изабель Джон в соавторстве с Тимом Линденом (университет Стокгольма) и Ребеккой Лиан (Стэнфордский университет). В нем исследователи предположили, что источником загадочной молодости звезд в центре Млечного пути может быть темная материя, точнее, ее постоянная аннигиляция. Данная гипотеза хороша еще тем, что, по современным теориям, темная материя как раз концентрируется в центральных областях галактик.
На большей части Млечного Пути плотность темной материи низка и не может оказывать влияния на звезды. Зато в центре галактики количество темной энергии чрезвычайно велико, возможно, в сотни миллиардов раз больше, чем у нас на Земле
— Изабель Джон.
Необходимы дальнейшие исследования
Для проверки своей гипотезы исследователи создали компьютерную модель, в которой проследили жизненный цикл звезды в окружении облака темной материи, чья плотность соответствовала условиям в центре нашей галактики. Ученые также предположили, что темная материя, скорее всего, состоит из массивных частиц, которые обычно не взаимодействуют друг с другом. Но при столкновении они взрываются, высвобождая массу энергии.
Так как частицы темной материи на практике пока не обнаружены, то совершенно неизвестно, с какой скоростью они аннигилируют при встрече с себе подобными. Также непонятно, с какой силой эти частицы взаимодействуют с обычными. И это, конечно, большой минус.
Из плюсов: новое исследование продемонстрировало, что при определенных значениях этих величин механизм производства энергии, основанный на темной материи, прекрасно объясняет наблюдаемые свойства звезд S-скопления.
Сами авторы полагают, что для полного подтверждения их теории надо найти больше звезд, которые расположены в центральной области галактики. Также следует дополнительно исследовать параметры уже открытых звезд, дабы убедиться, что наблюдения надежно совпадают с теоретическими расчетами. Ученые надеются, что в этом им поможет Очень Большой Телескоп в Чили, комплекс, состоящий из 4 больших и 4 малых телескопов.
Очень Большой Телескоп установлен в Паранальской обсерватории на высоте 2635 метров
