Астрофізики з Великої Британії наблизилися до розгадки природи темної матерії

Міжнародна команда астрофізиків із Великої Британії та Гаваїв представила нову гіпотезу про існування так званих «темних карликів» — об’єктів, які можуть допомогти розкрити природу темної матерії. Дослідження опубліковане в журналі Jour­nal of Cos­mol­o­gy and Astropar­ti­cle Physics і пропонує способи пошуку цих об’єктів за допомогою вже наявних інструментів, зокрема космічного телескопа Джеймса Вебба.

Звичайні зорі випромінюють світло завдяки термоядерним реакціям у їхніх ядрах. Але «темні карлики» — це субзоряні об’єкти з масою близько 8% маси Сонця, які надто малі, щоб розпочати реакції ядерного синтезу. У нормальних умовах вони відомі як коричневі карлики і світяться дуже тьмяно завдяки гравітаційному стисканню. Проте якщо такі об’єкти перебувають у регіонах із високою концентрацією темної матерії, наприклад поблизу центру Чумацького Шляху, вони можуть накопичувати її у своїх ядрах.

Вчені припускають, що якщо темна матерія складається з масивних частинок на кшталт WIMPs (Weak­ly Inter­act­ing Mas­sive Par­ti­cles), вони можуть взаємодіяти одна з одною та анігілювати, виділяючи енергію. Цей процес здатен «підживлювати» темного карлика, роблячи його яскравішим і відмінним від звичайного коричневого карлика. Якщо ж темна матерія складається з легших кандидатів, таких як аксіони чи стерильні нейтрино, то подібний ефект був би неможливим.

Одним із можливих маркерів для ідентифікації темних карликів може стати ізотоп літій‑7. У звичайних зорях він швидко зникає, але в темних карликах, що живляться темною матерією, цей елемент може зберігатися. Виявлення об’єкта з аномальною кількістю літію стало б потужним доказом на користь гіпотези.

За словами професора фізики Гавайського університету Джеремі Сакстейна, якщо астрономам вдасться зафіксувати хоча б один «темний карлик», це стане серйозним аргументом на користь того, що темна матерія складається з масивних частинок, які сильно взаємодіють між собою, але майже не взаємодіють зі звичайною речовиною. Це може підтвердити існування WIMPs або ще екзотичніших моделей, які поводяться подібним чином.

Таким чином, відкриття «темних карликів» могло б стати ключем до розгадки однієї з найбільших таємниць сучасної космології — справжньої природи темної матерії, яка, за оцінками, становить близько 25% Всесвіту.