Межа вічної темряви: чому в найтемніших ділянках Всесвіту відсутні зорі

Астрофізики підійшли на крок ближче до розгадки однієї з найголовніших таємниць Всесвіту: чому гало темної матерії залишаються абсолютно «темними», не формуючи зір. Дослідження, опубліковане науковцями з Університету Сан-Дієго Ітаном Надлером, встановило критичну межу маси для таких об’єктів: гало, легші за 10 млн сонячних мас, можуть існувати, ніколи не створивши жодної зорі. Це виявилося в десятки разів нижче за попередні оцінки.

гало
Дослідження доводить, що зорі можуть утворюватися в набагато менших ореолах темної матерії, ніж вважалося раніше. Авторство: SciTechDaily

Темна матерія — невидимий каркас Всесвіту

Кожна галактика, включаючи Чумацький Шлях, «плаває» у гігантському океані темної матерії — таємничої субстанції, яка невидима, втім, помітна завдяки гравітаційній взаємодії. Ці невидимі «гало» слугують основою для народження світил: газ, притягнутий їхньою силою, стискається, нагрівається й запалює термоядерні реакції. Але чи всі гало проходять цей шлях?

Досі вважалося, що зореутворення припиняється в гало масою від 100 млн до 1 млрд сонячних. Однак нові симуляції Надлера, побудовані на аналізі охолодження молекулярного водню, змінюють ці уявлення. Виявляється, навіть у гало масою всього 10 млн сонячних газ може стиснутися достатньо, щоб утворити зорі. А от менші скупчення — вже ніколи.

«Якщо існують гало, які ніколи не створювали зір, вони можуть бути невидимими «тінями», що складають значну частину маси Всесвіту», — пояснює Надлер. Це відкриває новий шлях для вивчення темної матерії: якщо такі об’єкти виявити, ми зможемо зрозуміти її природу та роль у формуванні галактик.

Космос для кожного

Магазин від Universe Space Tech

Журнал №5 2021 (186)

До товару

Раніше науковці вважали, що ключем до зореутворення є охолодження атомарного водню. Проте нові моделі показують: у малих гало молекулярний водень (H₂) охолоджує газ ефективніше, дозволяючи зорям народжуватися навіть у менших структурах. Але нижче 10 млн сонячних мас навіть цього недостатньо — гало залишаються темними назавжди.

Полювання на «тіні»

Відповіді можуть прийти вже найближчими роками. Космічний телескоп James Webb (JWST), який досліджує далекі куточки космосу в інфрачервоному діапазоні, разом з обсерваторією Vera Rubin, що розпочне роботу 2025 року, зможуть виявити непрямі ознаки темних гало. Наприклад, лінзування або динаміку карликових галактик.

«Це як знайти острів, який не видно у телескоп, але який впливає на припливи в океані», — порівнює Надлер. Якщо темні гало існують, вони змінять наші уявлення про те, як еволюціонував Всесвіт, і, можливо, допоможуть розкрити головну загадку сучасної фізики — що таке темна матерія.

Дослідження Надлера не лише звужує пошуки темних гало, а й ставить нові запитання. Чи є ці об’єкти «невдалими галактиками», чи вони взагалі ніколи не мали шансу засяяти? Відповіді на них можуть переписати космологію і зробити темну матерію трохи більш зрозумілою. 

Раніше ми повідомляли про те, як темна матерія змушує планети обертатися швидше.

За матеріалами scitechdaily.com

Новини інших медіа
Чорні діри постійно поглинають одна одну для виживання
Прихована загроза у космосі: як виявити супутник із ядерною зброєю
Космічні самітники виявились попередниками зоряних систем
Нейтрино можуть народжуватися всередині загадкових червоних цяток
Ядерну батарею для супутників вперше випробовують у космосі
В архівах TESS вперше виявили планету методом мікролінзування
Космічний апарат NASA New Horizons успішно вийшов із найдовшої гібернації та перебуває у справному стані
Вибухи феєрверків на День незалежності у США помітили з борту МКС
Відставка після тріумфу Artemis II: Джеремі Гансен залишає загін астронавтів
Найбільша пара чорних дір утворила гігантську порожнечу