Rodzina gwiazd zapewnia ogromną różnorodność obiektów o niezwykłych właściwościach. Jednak najbardziej egzotycznym typem są ciemne gwiazdy, które mogą odblokować sekrety wczesnego Wszechświata.
Oto typ gwiazdy, który wciąż istnieje tylko w teoriach. Uważa się, że ciemne gwiazdy mogą powstać na wczesnym etapie rozwoju wszechświata, przed pojawieniem się zwykłych gwiazd. Co to jest i jak do tego doszło?
W rzeczywistości ciemne gwiazdy wcale nie są ciemne. Najprawdopodobniej jest to jedna z największych i najjaśniejszych gwiazd w kosmosie. Ale naukowcom jeszcze nie udało się znaleźć żadnego z nich.
Wszystkie obiekty obserwowane we wszechświecie mieszczą się w 5% zwykłej materii. Ale 26% przypisano tajemniczej ciemnej materii. Nie emituje światła, dlatego jest poszukiwany tylko przez odciski grawitacyjne (porusza się wokół masywnych galaktyk). Uważa się, że ciemna materia odegrała ważną rolę na wczesnym etapie formowania gwiazd.
Etapy ewolucji gwiazd
Ciemna materia była pierwszym materiałem, który zaczął gromadzić się w duże „plamy”. Po nim następowała zwykła materia, tworząc duże gromady, które tworzyły pierwsze pokolenia gwiazd i galaktyk.
Wczesne gwiazdy pojawiły się z powodu fuzji atomów wodoru i helu. Gromadzili się w obłokach o dużej skali, chłodzili i zwiększali gęstość, dopóki się nie zapalili. Jeśli jednak dodasz ciemną materię do tej formuły, sytuacja się zmieni. Cząstki, takie jak neutralino (jedna z hipotetycznych kandydujących cząsteczek ciemnej materii), mogą się zderzać i niszczyć, tworząc kwarki, antykwarki i ciepło. Taka anihilacja cząstek po prostu zapobiegałaby zmniejszeniu rozmiaru gwiazdy. Zatem obiekt nie będzie w stanie osiągnąć gęstości niezbędnej do rozpoczęcia syntezy jądrowej. Takie wczesne ciemne gwiazdy mogą wzrosnąć do 4-2000 a. e. Ale to nie są zwykłe „kule gwiazdowe”, takie jak Słońce, ale gigantyczne chmury wodoru i helu.
Model dystrybucji ciemnej materii we wszechświecie jest 13,6 miliarda lat temu.
Teoretycznie ciemne gwiazdy pozostają ciepłe, ale nie gorące. Temperatura powierzchni nie wystarcza, aby złapać je na niebie gołym okiem. Naukowcy wciąż wierzą, że można je znaleźć za pomocą specjalnych urządzeń, ponieważ ciemne gwiazdy muszą emitować promienie gamma, neutrina, cząstki antymaterii i światło podczerwone.
Jeśli mówimy o kompozycji, jest ona prawie całkowicie wodorem z tysięczną częścią ciemnej materii. Ale nawet mała ilość ciemnej materii wystarcza, aby ciemna gwiazda pozostała chmurą na dużą skalę przez miliony i miliardy lat. Gdy ostatnie cząstki anihilują, gwiazda zacznie się kurczyć, ponieważ nie może już przeciwdziałać sile grawitacji.
Dlaczego nie widzimy ciemnych gwiazd? Uważa się, że w końcu wszyscy muszą zapaść się w czarne dziury. Co więcej, niektórzy uważają, że to ciemne gwiazdy stały się źródłem supermasywnych czarnych dziur. Faktem jest, że obiekty te znajdują się w centrach galaktyk, gdzie obserwuje się największą gęstość ciemnej materii.
Rozmiar największej znanej czarnej dziury.
W tej teorii jest sens. Naukowcy wciąż nie są w stanie zrozumieć, w jaki sposób masywne czarne dziury mogą się tak szybko tworzyć. Główne ograniczenie nakłada się na wskaźnik akumulacji masy. Rzeczywiście, w ciągu pierwszego miliarda lat stawki te były znacznie niższe. Ale ciemne gwiazdy przekraczają rozmiar zwykłych gwiazd, a zatem są zdolne do tworzenia supermasywnych czarnych dziur. Jeśli tak, to ciemne gwiazdy pomogą odkryć tajemnice powstawania supermasywnych czarnych dziur. Ponadto pozwolą na lepsze zrozumienie ciemnej materii, której cząstka leży u ich podstaw.
Naukowcy nie mogą z całą pewnością powiedzieć, że istnieją ciemne gwiazdy. Niestety, nie mamy wystarczająco mocnego teleskopu zdolnego patrzeć tak daleko (uważa się, że ciemne gwiazdy pojawiły się 80–200 milionów lat po Wielkim Wybuchu). Naukowcy mają jednak nadzieję, że wszystko się zmieni wraz z uruchomieniem teleskopu Jamesa Webba w 2021 roku.
