Название «темные звезды» звучит парадоксально и даже обманчиво. Эти объекты вовсе не темные — наоборот, они очень яркие. Слово «темный» относится не к их свечению, а к источнику энергии — загадочной темной материи, которая образует основу Вселенной, но до сих пор не была обнаружена напрямую. Мы знаем о ее существовании лишь по гравитационному влиянию на видимые объекты.
Согласно многим теоретическим моделям, частицы темной материи являются собственными античастицами. Когда такие частицы сталкиваются друг с другом, они взаимно уничтожаются, высвобождая огромное количество энергии. Именно этот процесс, по мнению ученых, мог питать темные звезды в ранней Вселенной.
Концепция темных звезд была предложена группой астрофизиков еще в 2008 году. В стандартной модели звездообразования облака первичного водорода и гелия — элементов, возникших в первые минуты после Большого взрыва — сжимались под действием гравитации, нагревались и запускали термоядерный синтез. Но что если темная материя играла более активную роль? В плотной среде ранней Вселенной аннигиляция частиц темной материи могла нагревать газ, препятствуя его сжатию и задерживая или даже предотвращая запуск термоядерных реакций. Результатом этого могло стать появление звездоподобных объектов, которые бы питались не синтезом, а энергией темной материи.
Такие объекты обладают уникальными характеристиками. Они должны быть очень древними, огромными — с радиусами в десятки астрономических единиц — и содержать мало тяжелых элементов, поскольку образовались из первичного водорода и гелия. Некоторые сверхмассивные темные звезды теоретически могут достигать массы от 10 тысяч до 10 миллионов солнечных масс.
Данные телескопа «Джеймс Уэбб» выявили объекты с очень высоким красным смещением, которые кажутся ярче и массивнее, чем типичные ранние галактики или звезды. В частности, астрономы идентифицировали три кандидата, которые соответствовали моделям сверхмассивных темных звезд. У одного из таких объектов ученые нашли даже характерный признак — необычно высокое содержание гелия, которое полностью согласуется с теоретическими расчетами: поскольку темные звезды питаются аннигиляцией, а не термоядерным синтезом, гелий в них попросту не способен превращаться в более тяжелые элементы.
Если темные звезды существуют, они могут объяснить загадку сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной. Традиционные модели не могут объяснить, как такие гиганты сформировались так быстро после Большого взрыва. Впрочем, идея темных звезд пока что остается одной из многочисленных научных гипотез, а найденные учеными объекты могут оказаться необычными галактиками. Для того, чтобы выяснить их природу, ученым потребуются дополнительные наблюдения.
Ранее телескоп «Джеймс Уэбб» раскрыл тайну первых черных дыр во Вселенной.
