Всесвіт сповнений загадок, і однією з найбільш невловимих є темна матерія. Ми знаємо, що вона існує – її гравітаційний вплив відчувається на галактиках і скупченнях галактик. Однак, що це насправді? Суть темної матерії залишалася для вчених каменем спотикання протягом десятиліть. І ось, група астрономів з Даремського, Гавайського та Ліверпульського університетів пропонує сміливу гіпотезу, здатну пролити світло на цю таємницю: темні карлики, об’єкти, що живляться Найтемнішою матерією.
Що таке темні Карлики?
Традиційно, зірки світяться завдяки термоядерному синтезу-процесу, в якому ядра атомів зливаються, вивільняючи колосальну кількість енергії. Однак, для запуску цієї реакції потрібна значна маса. Об’єкти, які не мають достатньої маси для термоядерного синтезу, називаються коричневими карликами. Вони є своєрідними “невдачливими зірками”, що випромінюють лише слабке світло і, як правило, залишаються непоміченими в космічному просторі.
Уявіть собі космічний пейзаж, де серед мерехтливих зірок видніються тьмяні, ледве помітні вогники. Це коричневі карлики, самотні блукачі Всесвіту. Але що якщо деякі з них, в певних умовах, зможуть трансформуватися в щось інше-в темні карлики, об’єкти, що працюють на зовсім іншому джерелі енергії?
Темна Матерія: Нерозгадана Головоломка
Протягом останніх п’ятдесяти років вчені висували різні гіпотези про природу темної матерії. Серед найбільш перспективних кандидатів-Вімпи (WIMP – Weakly Interacting Massive Particles) – масивні частинки, які практично не взаємодіють зі звичайною матерією, проходячи крізь неї як примари. Вони не випромінюють світло і не реагують на електромагнітні сили, проявляючись лише своїм гравітаційним впливом.
Але уявіть собі світ, де ця невловима темна матерія може взаємодіяти зі звичайною матерією, накопичуючись в об’єктах, подібних коричневим карликам. Це і є ідея, яку просувають астрономи.
Гіпотеза про темних карликів: Зірка, що живиться темрявою
На думку дослідників, якщо коричневі карлики опиняться в регіонах з високою концентрацією темної матерії – наприклад, в центрі нашої галактики Чумацький Шлях – вони можуть почати активно її збирати. Чим більше темної матерії навколо, тим більше її можна “зловити”. І ось тут починається найцікавіше:
- Акумуляція Темної Матерії:Коричневий карлик починає концентрувати в собі темну матерію.
- Знищення та Енергія:Темна матерія, потрапивши всередину об’єкта, починає взаємодіяти сама з собою, анігілюючи і вивільняючи енергію.
- Харчування Темного Карлика:Ця вивільняється енергія живить об’єкт, перетворюючи його в темного карлика-субзірковий об’єкт, що працює не на термоядерному синтезі, а на анігіляції темної матерії.
Це як якщо б зірка живилася не світиться паливом, а самої темрявою Всесвіту!
Пошук Маркера: літій-7-Ключ до істини
Але як відрізнити темного карлика від звичайного коричневого карлика? Вчені пропонують шукати особливий маркер-ізотоп літію-7. Цей елемент дуже легко згорає і швидко витрачається в звичайних зірках. Якщо в якомусь об’єкті, схожому на темного карлика, виявиться присутність літію-7, це буде явним свідченням того, що він харчується темною матерією, а не звичайними процесами.
Це як якщо б Ви знайшли незвичайний мінерал, який не повинен був існувати в даній геологічної формації – це б вказувало на приховане джерело або незвичайні умови формування.
Значення Відкриття
Якщо гіпотеза про темних карликів підтвердиться, це стане проривом в розумінні природи темної матерії. Це дозволить нам не тільки ідентифікувати її компоненти, але і, можливо, зрозуміти її роль у формуванні Всесвіту.
Робота команди опублікована в журналі * Journal of Cosmology and Astroparticle Physics*. (Junna Kron et al., 2025. Dark dwarfs: Dark matter-powered substellar objects awaiting discovery at the Galactic Center. JCAP 07: 019; doi: 10.1088/1475-7516/2025/07/019)
Відкриття темних карликів стане важливим кроком на шляху до розгадки однієї з найбільших таємниць Всесвіту – природи темної матерії, яка становить близько 85% всієї матерії у Всесвіті, але залишається практично невловимою.
