"Диета" из темной материи может сделать звезды фактически бессмертными

В нашей быстро расширяющейся Вселенной звезды следуют определенному жизненному циклу: они сжигают водород, затем гелий, увеличиваются в размерах, исчерпывают свое ядерное топливо и, наконец, разрушаются, не в силах противостоять гравитации.

Фото: NASA/ESA by F. Ubertosi et al., PDM

Однако некоторые звезды в центральной области Млечного Пути, близко к его галактическому центру, могут демонстрировать необычное поведение, отличающееся от общепринятой модели звездной эволюции.

Новое исследование предполагает, что эти аномалии могут быть вызваны темной материей, а не только ядерным синтезом. Темная материя, возможно, подпитывает звезды, делая их практически вечными. Исследование опубликовано на сервере препринтов arXiv.

Используя компьютерные модели, исследователи из Стокгольмского и Стэнфордского университетов смоделировали звезды, вращающиеся вокруг галактического центра Млечного Пути, сравнивая их эволюцию с темной материей и без неё.

Их модели предсказывают новый класс массивных звезд, которые поддерживаются за счет аннигиляции частиц темной материи, а не только ядерного синтеза. Эта экзотическая реакция может создавать давление, предотвращающее коллапс звезды, продлевая её жизнь в десятки раз.

"В центре Галактики плотность темной материи достаточно высока, чтобы её аннигиляция заменила ядерный синтез в качестве источника энергии звезд, позволяя им оставаться 'молодыми', несмотря на их возраст", — поясняет Изабель Джон из Стокгольмского университета.

Центр Млечного Пути очень яркий, поэтому визуализировать его сложно, и звезды там кажутся моложе, чем можно было бы ожидать. Это свидетельствует о том, что они сформировались локально. Однако наши модели звездообразования предполагают, что звезды не могут формироваться ближе трети светового года от центральной черной дыры, что остается загадкой.

Вблизи галактического центра также мало старых звезд, а звездное население состоит из множества массивных звезд, которые быстро движутся вокруг галактического центра. Это представляет несколько загадок для ученых.

Джон и её коллеги предполагают, что все эти аномалии можно объяснить влиянием темной материи. Темная материя, невидимая масса, помогает удерживать галактики благодаря своей гравитации.

Включив влияние темной материи в модели звездной эволюции, исследователи предсказывают новый класс звезд, которые не соответствуют звездам главной последовательности. Эти звезды, накапливающие темную материю, могут быть массивнее Солнца в несколько раз и гореть при более низких температурах.

"Плотность темной материи в этих звездах постоянно пополняется, давая им бессмертие и решая многочисленные звездные аномалии", — пишут исследователи.

Хотя эти модели предсказывают появление новой популяции звезд, наблюдать их будет сложно из-за яркости галактического центра.

"На сегодняшний день количество известных звезд во внутреннем парсеке Млечного Пути ограничено, и необходимо больше данных для надежного обнаружения влияния темной материи", — отмечает команда.

Другие исследования предполагают, что звезды в центре галактики могут омолаживаться за счет водорода, полученного от соседних звезд, а не темной материи.