В нашей стремительно расширяющейся Вселенной жизнь звёзд проходит по хорошо проторённым дорожкам: в процессе ядерного синтеза они используют весь свой водород, затем гелий и увеличиваются в размерах, пока не исчерпают своё ядерное топливо и не разрушатся, не в силах противостоять силе гравитации.
Но некоторые звёзды во внутреннем регионе нашего Млечного Пути, очень близко к галактическому центру, возможно, прокладывают свой собственный путь, демонстрируя странные свойства, которые не вписываются в нашу стандартную картину звёздной эволюции.
Новое исследование предполагает, что эти аномальные объекты могут подпитываться в основном тёмной материей, а не ядерным синтезом, причём эта тёмная материя «заново наполняет» звёзды, из-за чего по сравнению с другими они оказываются чрезвычайно древними.
Используя компьютерную модель звёздной эволюции, исследователи из Стокгольмского университета в Швеции и Стэнфордского университета в Калифорнии смоделировали популяцию звёзд, вращающихся вокруг галактического центра Млечного Пути, и сравнили, как они развивались с добавлением тёмной материи и без неё.
Их модель предсказывает существование нового класса тяжёлых звёзд, которые поддерживаются не только за счёт небольшого количества слияния атомных ядер, но и за счёт аннигиляции «фактически бесконечного» количества частиц тёмной материи, сталкивающихся с антиматерией.
Высвобождая горячий хаос фотонов и электронов, эта экзотическая реакция может обеспечить достаточное давление, чтобы остановить коллапс звезды на срок, в 100 раз превышающий срок жизни обычной звезды, и сделать её практически бессмертной.
«Самая близкая к центру часть Галактики — это именно то место, где плотность тёмной материи достаточно высока, чтобы аннигиляция тёмной материи в значительной степени заменила ядерный синтез в качестве источника звёздной энергии, что позволяет звёздам оставаться вечно молодыми, несмотря на их преклонный возраст», — пишут Изабель Джон, аспирантка по астрофизике Стокгольмского университета, и её коллеги в своём препринте, который ещё не прошёл рецензирование.
Галактический центр Млечного Пути чрезвычайно ярок, что делает этот регион очень труднодоступным для изображения, и звёзды там кажутся моложе, чем можно было бы предположить по их спектроскопическим характеристикам.
Это говорит о том, что они образовались на месте, а не залетели туда извне. Однако наши современные модели звёздообразования предполагают, что звёзды не могут сформироваться в пределах трети светового года от центральной чёрной дыры, что представляет собой загадку номер один.
Кроме того, вблизи галактического центра мало старых и эволюционировавших звёзд, а звёздное население на удивление высокомассивное и состоит из большего количества звёзд, чем во внешних областях галактики. Эти внутренние звёзды также неожиданно быстро вращаются вокруг галактического центра. Загадки вторая, третья и четвёртая.
По мнению Джон и её коллег, объяснение всех этих странностей может лежать в тёмной материи. Учитывая влияние тёмной материи в своих моделях звёздной эволюции, Джон и её коллеги предсказывают существование вблизи галактического центра нового класса звёзд с «поразительными отличиями», которые выводят их за рамки так называемых звёзд главной последовательности.
Хотя их моделирование позволяет предположить наличие новой популяции звёзд, на которые наши телескопы могли бы нацелиться в поисках признаков работы тёмной материи, яркость галактического центра сделает их труднодоступными для наблюдения.
«На сегодняшний день количество известных звёзд во внутреннем парсеке [Млечного Пути] ограничено, и для надёжного обнаружения любого эффекта от тёмной материи необходимо больше звёзд», — отмечает команда.
