Mįslę įminti gali tamsiosios žvaigždės

Ankstyvojoje Visatoje pirmosios žvaigždės galėjo būti sudarytos ne iš įprastos medžiagos, o iš paslaptingosios jos giminaitės – tamsiosios medžiagos.

Tačiau kaip visa tai vyko, vis dar yra paslaptis, o jos atskleidimas gali padėti astronomams geriau suprasti tamsiąją medžiagą, rašo SPACE.com.

Manoma, kad tamsioji medžiaga paplitusi visoje Visatoje, tačiau jos nepavyksta pamatyti teleskopu ar taikant kitus tiesioginės detekcijos metodus. Tačiau mokslininkai gali numanyti ją esant dėl gravitacinės traukos, kuria ji veikia įprastines žvaigždes ir galaktikas.

Egzistuoja daugybė teorijų, aiškinančių, iš ko tamsioji medžiaga susideda, ir kiekviena jų pateikia kiek skirtingas jos savybes ir reikšmę. Naujausią tyrimą atlikę mokslininkai paskaičiavo, kurios galimos tamsiosios medžiagos formos galėtų sudaryti taip vadinamąsias tamsiąsias žvaigždes.

„Ne visa tamsioji medžiaga galėtų suformuoti tamsiąją žvaigždę. Šiuo požiūriu tamsiosios žvaigždės yra priemonė tamsiosios medžiagos prigimčiai suprasti“, – teigė tyrimui vadovavęs Paolo Gondolo iš Jutos universiteto.

Terminas „tamsioji žvaigždė“ gali klaidinti, nes, anot mokslininko, iš tikro šios žvaigždės skleistų šviesą ir būtų matomos. Tačiau medžiaga, esanti žvaigždės branduolyje, ir dalyvaujanti reakcijose, kurių metu ta šviesa išskiriama, būtų ne įprasta, o tamsioji medžiaga.

Nors tamsiųjų žvaigždžių dar neteko stebėti teleskopais, kai kurie ekspertai mano, kad būsimosios observatorijos, tokios kaip „Hubble“ kosminio teleskopo įpėdinis Jameso Webbo kosminis teleskopas, kurį rengiamasi paleisti 2014 metais, galėtų leisti tai padaryti.

„Jei aptiksime tamsiųjų žvaigždžių egzistavimo įrodymų arba jei galėsime pasakyti, kad tokių žvaigždžių nėra, tai nustatys tam tikras ribas, iš ko tamsioji medžiaga sudaryta“, – sakė P. Gondolo.

Dauguma dalelių, kurios, kaip manoma, galėtų sudaryti tamsiąją medžiagą, yra įprastos dalelės, sudarytos iš antimedžiagos. Tai reiškia, kad jei abi dalelės suartėtų, jos viena kitą panaikintų ir išskirtų energiją, kuri tam tikrais atvejais būtų šviesa.

Dabar, kai Visata išsiplėtė, medžiaga nėra pakankamai suspausta, kad tamsiosios medžiagos dalelės galėtų taip suartėti, kad įvyktų sunaikinimas. Tačiau po Didžiojo sprogimo, kai Visata buvo jauna ir ganėtinai maža, egzistavo tinkamos sąlygos tamsiosioms žvaigždėms susiformuoti.

Tamsioji medžiaga sudarytų tik labai nedidelę tokių žvaigždžių masės dalį – likusioji dalis būtų įprasta medžiaga. Tačiau tamsiosios energijos sunaikinimo procesas yra labai efektyvus, nes susidurdamos tamsiosios medžiagos dalelės paverstų savo masę energiją. Tad tamsiosios žvaigždės gana ryškiai šviestų.  

Galiausiai, tai tamsiosios medžiagos ištekliai žvaigždės viduje išsektų, sutirštėtų normali medžiaga ir prasidėtų įprasti branduolinės sintezės procesai, vykstantys daugelyje žvaigždžių. Tokių žvaigždžių galbūt būtų galima aptikti ir dabar.

Viena iš populiariausių teorijų teigia, kad tamsiąją medžiagą sudaro dalelės vadinamos aksijonais. Šios hipotetinės dalelės egzistavimas numatytas teoriškai, tačiau praktiškai jos aptikti nepavyko.

Šios dalelės neturėtų elektros krūvio, būtų mažos masės ir silpnai sąveikautų su įprasta medžiaga.

„Manome, kad aksijonai negalėtų sudaryti tamsiųjų žvaigždžių“, – teigia P. Gondolo.

Kaip rodo jų savybės, šios dalelės negalėtų reguoti taip, kad vyktų procesai žvaigždėje. Tai reiškia, kad jei tamsioji žvaigždė kada nors bus aptikta, gali paaiškėti, kad aksijonai nėra tamsiąją medžiagą sudarančios dalelės.

Kita galimybė – hipotetinės silpnai sąveikaujančios masyvios dalelės(angl. weakly interacting massive particles –WIMP), galinčios padėti paaiškinti, kodėl tamsioji medžiaga sudaro 98 proc. visos Visatos medžiagos. Pasirodo, kad kai kurios šių dalelių galėtų sudaryti tamsiąsias žvaigždes.