Если темная материя действительно существует, то при определенных условиях она может накапливаться внутри объектов субзвездной массы, формируя так называемые темные карлики. И одно из возможных мест, где их можно найти — центр Млечного Пути.
Уплотнение темной материи
Группа английских и американских ученых опубликовала в журнале Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, статью, в которой описали новую возможность найти темную материю. Вполне возможно, что она формирует объекты субзвездной массы, которые мы потенциально можем увидеть.
О том, действительно ли большая часть вещества во Вселенной должна существовать в виде чего-то, что никак не вступает во взаимодействие с остальной материей кроме гравитационного взаимодействия, споры идут уже не один год. Большинство ученых соглашаются с тем, что темная материя существует, но из каких именно частиц она состоит и какими методами можно ее обнаружить — один из самых больших вопросов современной физики и прочитать об этом можно вот в этой статье.
Идея нового исследования является развитием темы, которая уже неоднократно обсуждалась: образование компактных объектов внутри галактик. Только на этот раз речь идет не о звездах и не о планетах, а о чем-то среднем между ними. При этом образовываться они должны там, где темной материи много — возле ядра Млечного Пути.
WIMP и физика темной материи
При этом все вышесказанное касается только определенного типа составляющих темной материи — тяжелых частиц, слабо взаимодействующих с окружением — WIMP. Ни аксионы, ни стерильные нейтрино, ни первичные черные дыры так себя проявлять не могут.
WIMP же должны накапливаться внутри любого достаточно крупного объекта, например звезды. И там, при достаточном количестве они могут аннигилировать с излучением фотонов определенной частоты. Правда, интенсивность этого процесса по сравнению с термоядерными реакциями значительно слабее.
В результате этого возможное излучение от аннигиляции WIMP теряется в общем потоке света от звезды. Но этой проблемы нет, если речь идет о коричневых карликах. Эти объекты имеют массу около 8% солнечной и либо не поддерживают термоядерные реакции, либо поддерживают их очень слабо.
Однако WIMP внутри них могут накапливаться без проблем. А когда они собираются в достаточном количестве, то вполне могут начать аннигилировать, значительно повышая светимость достаточно тусклого коричневого карлика, превращая его в карлик темный.
Как их найти?
Да, несмотря на название, темные карлики не являются темными. Наоборот, они ярче коричневых карликов схожей массы. И проблема именно в том, как отделить их от более ярких звезд, например, карликов красных.
Однако на этот вопрос у ученых уже есть ответ: изотоп лития-7. При обычных условиях на звезде он быстро вступает в термоядерные реакции и расходуется. Но на объекте, излучающем энергию благодаря аннигиляции темной материи он должен сохраняться.
Поэтому, если на какой-то звезде этот изотоп есть в достаточном количестве — она и является темным карликом. И задача обнаружения таких объектов уже сейчас вполне по силам, например, космическому телескопу James Webb.
По материалам phys.org
