Темная материя может сделать звезды в центре Млечного Пути бессмертными

Ученые изучили необычные звезды в центре нашей галактики, которые выглядят моложе, чем должны были бы быть. Они предположили, что имеют дело с ранее неизвестным механизмом получения энергии, связанным с аннигиляцией антиматерии. Он может сделать эти светила практически бессмертными.

Темная материя может делать звезды бессмертными
Темная материя может делать звезды бессмертными. Источник: www.livescience.com

Необычные звезды в центре Галактики

Команда астрономов предположила существование нового класса звезд, которые могут находиться в пределах светового года от центра Млечного Пути. Они могут иметь необычный механизм получения энергии — аннигиляцию темной материи. Если бы этот процесс происходил, то создавал бы внешнее давление на звезды, отличное от водородного синтеза. Результаты исследования опубликованы на сервере препринтов arXiv.

Наблюдать наш галактический центр, вокруг которого вращаются звезды Галактики, довольно сложно, поскольку эта область на некоторых длинах волн сильно засвечена. Сверхмассивная черная дыра Стрелец А* имеет массу в четыре миллиона раз больше солнечной. Она является ярким источником радиоволн и была сфотографирована в 2022 году. Звезды вращаются вокруг нее со скоростью несколько тысяч километров в секунду (в сравнении с орбитальной скоростью Солнца 240 км/с).

Эти объекты, называемые звездами S-кластера, очень загадочны, а их свойства не похожи ни на что другое во Млечном Пути. Происхождение этих светил неизвестно, поскольку среда в пределах примерно трех световых лет от центра считается враждебной к звездообразованию. Они выглядят намного моложе, чем можно было бы ожидать, если бы они переместились внутрь откуда-то извне.

Классификация звезд

Звезды — это ядерные печи, вырабатывающие тепло, сжигая водород с помощью ядерного синтеза. Тепловое излучение от этой реакции, а также термодинамическая конвекция звездной плазмы оказывают центробежную силу на все их слои, преимущественно состоящие из водорода и гелия. Эта сила уравновешивается гравитацией, которая, наоборот, пытается их сжать.

Диаграмма Герцшпрунга — Рассела классифицирует звезды, в зависимости от их светимости и эффективной температуры. За исключением белых карликов и красных гигантов, «главная последовательность» на этой диаграмме изгибается из левого верхнего угла в правый нижний, и большинство светил лежит на ней. Солнце находится примерно посередине, поскольку их светимости показаны как отношение к его светимости.

Однако эта диаграмма не учитывает темной материи. Ее присутствие было подтверждено наблюдениями, которые обнаружили недостаточное количество обычной материи, чтобы объяснить более высокие, чем ожидалось, скорости вращения звезд вокруг галактического центра.

Аннигиляция темной материи внутри Галактики

Плотность темной материи самая высокая вблизи центра и уменьшается с удалением от него. Логично предположить, что одним из мест, где она может проявлять себя, будут звезды, расположенные в этих регионах. Если это так, то аннигиляция этой экзотической разновидности вещества будет создавать дополнительное внешнее давление внутри звезды и может даже доминировать над ядерным синтезом.

Чтобы учесть аннигиляцию темной материи, группа использовала относительно стандартные параметры звездообразования в течение эволюции Млечного Пути, а для ее частиц выбрала относительно небольшую массу, примерно соответствующую протону. Используя компьютерную модель звездной эволюции, ученые предположили, что эти частицы мигрируют к центру Галактики, а затем начинают вливать энергию темной материи в состав звезды. Затем звезда эволюционировала, пока не достигла ветви красного гиганта на диаграмме Грцшпрунга — Рассела или пока не достигла возраста 10 млрд лет, то есть времени жизни Млечного Пути.

Они рассчитали звездные популяции без присутствия темной материи и с ней. С темной материей массивные звезды имели более низкую плотность темной материи, водород в их ядре медленнее синтезировался и их эволюция замедлялась. Но светила в области с более высокой плотностью темной материи претерпели значительные изменения — они поддерживали равновесие благодаря «горению» темной материи с меньшим количеством термоядерного синтеза или вообще без него. Из-за этого они образовывали совершенно новую группу на диаграмме Герцшпрунга — Рассела.

По материалам phys.org