Дата: 14.02.2008

Первые звёзды во Вселенной питались тёмной материей

Так должна выглядеть тёмная звезда, питаемая тёмной материей. В видимом диапазоне такая звезда практически не видна, но она ярко светит в инфракрасной области спектра. По размеру же она в тысячи раз превосходит Солнце, утверждают авторы теории

Кэтрин Фриз (Katherine Freese) из университета Мичигана (University of Michigan), Дуглас Споляр (Douglas Spolyar) из Калифорнийского университета в Санта-Круз (UC Santa Cruz) и Паоло Гондоло (Paolo Gondolo) из университета Юты (University of Utah) утверждают, что самые первые звёзды во Вселенной светили вовсе не за счёт реакций синтеза, как полагали учёные до сих пор.

Только недавно мы рассказывали об обнаружении одной из самых ранних галактик Вселенной. Авторы того открытия отмечали, что первые звёзды и галактики начали формироваться приблизительно через 400 миллионов лет после Большого взрыва. Однако Фриз со товарищи уточняют: самые первые звёзды родились между 100 и 200 миллионами лет после рождения Вселенной.

И были эти звёзды отличны от тех, что мы знаем сегодня.

Фриз и её коллеги-физики создали теорию, объясняющую возникновение первых звёзд. По разработанной ими модели поведения вещества получалось, что первые звёзды начали светить ещё на том этапе своей эволюции, когда не могли сжаться достаточно сильно, чтобы в их центрах зажглись реакции ядерного синтеза.

Так получилось, что группа Фриз "увидела" в этой модели новый этап звёздной эволюции, ранее астрофизикам неизвестный.

По словам авторов работы, этап этот на своём жизненном пути проходили только самые первые звёзды, а звёзды более поздних поколений – уже нет.

Что же происходило? Ещё до сильного сжатия новорождённой звезды в ней начинала идти аннигиляция тёмной материи. По мнению американских физиков, частицы тёмной материи в недрах первых звёзд соединялись со своими античастицами, рождая нейтрино, фотоны, позитроны и электроны.

Из-за этого экзотического источника энергии такие звёзды Кэтрин, Дуглас и Паоло называют "тёмными" (Dark star), а ещё потому, что они светили в основном в ИК-диапазоне.

Позднее на каком-то этапе своей жизни эти звёзды переходили с аннигиляции тёмной материи на обычный ядерный синтез.

Происходило это в тот момент, когда запас тёмной материи в недрах звезды исчерпывался и звезда начинала быстро сжиматься. Тут-то водород и гелий начинали питать звезду, как "кормят" они современные звёзды, производя углерод, кислород, азот и металлы.

В конце своей жизни такая звезда коллапсировала, взрываясь сверхновой и разбрасывая в пространстве вещество, которое затем становилось сырьём для формирования звёзд следующего поколения.

Если Фриз и её коллеги правы, новая теория должна существенно подкорректировать наши представления о звёздной эволюции, однако чтобы проверить это, следует подождать запуска космического телескопа Джеймса Вебба (James Webb Space Telescope) в 2013 году.

Он, надеются физики, впервые позволит увидеть разницу между звёздами, светящими за счёт синтеза, и далёкими (в пространстве и, значит, во времени) тёмными звёздами. А пока коллектив Фриз представил эту теорию в своей новой статье в журнале Physical Review Letters.

Кстати, до сих пор физики не могут прийти к единому мнению насчёт того — что из себя представляет тёмная материя, хотя есть предположения о частицах, её составляющих (смотрите, к примеру, статью "Скрытая масса" на Википедии). И хотя тёмная материя не видна напрямую — она обнаруживает себя по гравитационным эффектам.

По современным представлениям, тёмная материя совместно с так называемой тёмной энергией (о природе которой, особенностях и самом существовании идут жаркие споры, смотрите материалы 1 и 2) составляет 95% массы Вселенной.

---

Оригинал статьи находится на сайте Мембрана