Телескоп Уэбба увидел объекты, которые могут быть древнейшими звездами Вселенной и доказательством существования темной материи

Телескоп имени Джеймса Уэбба

Астрофизики, изучающие изображения космического телескопа Джеймса Уэбба, обнаружили три ярких объекта, которые могут быть сверхмассивными «темными звездами» возрастом от 300 до 400 млн лет после Большого взрыва — первыми звездами нашей Вселенной.

Группа из трех астрофизиков — Кэтрин Фриз из Техасского университета в Остине, Космин Илие и Джиллиан Паулин из Колгейтского университета — проанализировала изображения с телескопа Уэбба и обнаружила три ярких объекта, которые, согласно их математическому моделированию, теоретически могут быть намного больше (около ста миллиардов солнечных масс) и ярче Солнца. Спектральный анализ излучения этих объектов показал, что им действительно столько лет, как на это указывает величина их красного смещения. Ранее существование «темных звезд» было не доказано и обсуждалось лишь как теория. Ее эти трое ученых представили научному сообществу еще в 2007 году. В своей новой работе Фриз, Илие и Паулин утверждают, что именно три «темных звезды», скорее всего, запечатлел телескоп Уэбба.

В работе, размещенной в ведущем американском журнале для публикации научных исследований Proceedings of the National Academy of Sciences, сказано, что телескоп выявил три объекта, которые сначала кажутся галактиками, но при ближайшем рассмотрении выглядят как диффузные пухлые объекты, напоминающие «темные звезды».

«В 2007 году мы представили гипотезу о ”темных звездах”, которые могут быть первой фазой звездной эволюции в истории Вселенной, работающих за счет нагрева темной материи, а не за счет ядерного синтеза. Хотя они почти полностью состоят из водорода и гелия, образовавшихся в результате Большого взрыва, они формируются в центрах протогалактик, где имеется достаточное количество темной материи, служащей источником тепла. Звезды представляют собой очень яркие диффузные пухлые объекты и вырастают до очень больших размеров. Фактически они могут вырастать до десяти миллионов солнечных масс при светимости до десяти миллиардов солнечных светимостей. В данной работе мы показываем, что космический телескоп ”Джеймс Уэбб”, возможно, уже обнаружил эти объекты».

К сожалению, чувствительности Уэбба не хватает, чтобы обнаружить линии гелия в столь отдаленных объектах, поэтому нельзя определить, идут ли в них термоядерные реакции или нет, и сказать, «темные» звезды это или обычные молодые галактики. Поэтому надеяться можно только на математическое моделирование, с помощью которого можно достаточно убедительно объяснить, например, появление сверхмассивных черных дыр и присутствие темной материи.

Обнаружена темная материя?

Поэтому так важна находка трех ученых: подтвержденное открытие «темных звезд» может раскрыть природу темной материи.

«Открытие нового типа звезд само по себе довольно интересно, но обнаружить, что это темная материя, которая приводит их в действие, — это было бы грандиозно», — сказала соавтор исследования, директор Института теоретической физики имени Вайнберга и заведующая кафедрой физики имени Джеффа и Гейл Кодоски в Техасском университете в Остине Кэтрин Фриз.

Считается, что темная материя составляет около 85% вещества во Вселенной и взаимодействует практически только с гравитацией. Таким образом, темная материя не поддается прямому обнаружению. До сих пор о существовании темной материи можно было сделать вывод лишь по ее влиянию на другие объекты. Ученые считают, что она состоит из невидимых элементарных частиц нового типа, и их поиск продолжается.