Ce rol a jucat materia întunecată în Universul timpuriu? Deoarece constituie majoritatea materiei, trebuie să aibă un efect. În loc să se ardă cu fuziunea cu hidrogen, aceste „stele întunecate” au fost încălzite de anihilarea materiei întunecate.
Și aceste stele întunecate ar mai putea fi acolo.
La doar câteva sute de mii de ani de la Big Bang, Universul s-a răcit suficient pentru ca prima materie să se coaguleze dintr-un nor supraîncălzit de gaz ionizat. Gravitatea a pus stăpânire și această materie timpurie s-a reunit pentru a forma primele stele. Dar acestea nu sunt vedete așa cum le știm astăzi. Au conținut aproape în totalitate hidrogen și heliu, au crescut la mase imense și apoi au fost detonate ca supernove. Fiecare generație succesivă de supernove a însămânțat Universul cu elemente mai grele, create prin fuziunea nucleară a acestor stele timpurii.
Materia întunecată a dominat și Universul timpuriu, trecând în jurul materiei normale în haluri mari, concentrând-o împreună cu gravitația. Pe măsură ce primele stele s-au reunit în interiorul acestor halos de materie întunecată, un proces cunoscut sub denumirea de răcire moleculară a hidrogenului i-a ajutat să se prăbușească în stele.
Sau asta cred de obicei astronomii.
Dar o echipă de cercetători din SUA consideră că materia întunecată nu a interacționat doar prin gravitatea ei, ci chiar acolo, în multe lucruri. Cercetările lor sunt publicate în lucrarea „Materia întunecată și primele stele: o nouă fază a evoluției stelare”. Particule de materie întunecată comprimate împreună au început să se anihileze, generând cantități masive de căldură și copleșind acest mecanism molecular de răcire a hidrogenului. Fuziunea de hidrogen a fost stopată și a început o nouă fază stelară - o „stea întunecată”. Bilele masive de hidrogen și heliu alimentate de anihilarea materiei întunecate, în loc de fuziunea nucleară.
Dacă aceste stele întunecate sunt suficient de stabile, este posibil să existe și astăzi. Aceasta ar însemna că o populație timpurie de stele nu a atins niciodată stadiul secvenței principale și încă trăiește în acest proces avortat, susținut de anihilarea materiei întunecate. Pe măsură ce materia întunecată este consumată în reacție, materie întunecată suplimentară din regiunile înconjurătoare ar putea curge pentru a menține miezul încălzit, iar fuziunea cu hidrogen nu ar putea avea niciodată șansa de a prelua.
Cu toate acestea, stelele întunecate nu pot dura atât de mult. Fuziunea din materia obișnuită ar putea copleși în cele din urmă reacția de anihilare a materiei întunecate. Evoluția sa într-o stea obișnuită nu ar fi oprită, ci doar cu întârziere.
Cum ar putea astronomii să caute aceste stele întunecate?
Ar fi foarte mari, cu o rază de miez mai mare de 1 AU (distanța de la Pământ la Soare), deci ar putea fi candidați la experimente cu lentile gravitaționale. Aceste observații folosesc gravitația din galaxiile din apropiere pentru a servi ca un telescop artificial pentru a focaliza lumina de la un obiect mai îndepărtat. Aceasta este cea mai bună tehnică pe care astronomii trebuie să o găsească cele mai îndepărtate obiecte.
Ele ar putea fi, de asemenea, detectabile de produsele de anihilare a materiei întunecate. Dacă natura materiei întunecate se potrivește cu teoria particulelor masive cu interacțiune slabă, anihilarea ei ar degaja radiații și particule foarte specifice în cantități mari. Astronomii ar putea căuta raze gamma, neutrino și antimaterie.
O a treia modalitate de a le detecta ar fi căutarea unei întârzieri în trecerea la stadiul de secvență principală pentru stelele timpurii. Stelele întunecate ar fi putut întrerupe această etapă de milioane de ani, ceea ce a dus la un decalaj neobișnuit în evoluția stelară.
Poate că aceste stele întunecate vor oferi astronomilor dovezile de care au nevoie pentru a ști în sfârșit ce este cu adevărat materia întunecată.
Sursa originală: Materia întunecată și primele stele: o nouă fază a evoluției stelare
