Три загадочных объекта в космосе оказались не галактиками, а гигантскими звёздами
Телескоп Уэбба нашел три «темные звезды»: что это значит для науки?
В декабре 2022 года космический телескоп Джеймса Уэбба засёк три необычных объекта. Сначала их приняли за ранние галактики — слишком уж яркие и далёкие. Но группа астрофизиков во главе с Кэтрин Фриз из Техасского университета в Остине выдвинула гипотезу: это не галактики, а так называемые «тёмные звёзды». Теоретически их предсказали ещё в 2007 году. Теперь есть шанс, что мы впервые наблюдаем их вживую.
Что такое «тёмная звезда» и как она горит?
Обычная звезда — это термоядерный реактор. Внутри водород превращается в гелий, выделяется энергия. Тёмная звезда работает иначе. В ней нет термоядерного синтеза. Вместо этого она питается аннигиляцией частиц тёмной материи. Частицы сталкиваются, уничтожают друг друга — и высвобождается энергия по формуле E=mc². Выделяемое тепло не даёт газовому облаку сколлапсировать и запускает свечение без ядерных реакций. Звучит фантастически? Ещё как. Но математические модели это допускают.
«Если тёмные звёзды существуют, они меняют всё наше понимание ранней Вселенной. Первые звёзды могли быть не маленькими и тусклыми, а чудовищными — в миллион раз массивнее Солнца.»
— из комментария автора статьи (на основе личного общения с астрофизиками)
Как их нашли и почему не поверили сразу?
Объекты получили скучные индексы: JADES-GS-z13-0, JADES-GS-z12-0 и JADES-GS-z11-0. Все три имеют экстремальное красное смещение. Это значит, что мы видим их такими, какими они были через 300-500 миллионов лет после Большого взрыва. По расчётам, если это тёмные звёзды, их масса — до миллиона солнечных, а яркость — до миллиарда. Такое не укладывается в стандартные модели.
Спектроскопические наблюдения, которые сейчас планируют, должны показать химический состав. У галактик в спектре видны линии водорода и гелия. У тёмной звезды — почти ничего, кроме континуума от аннигиляции. Это и станет решающим доказательством. Лично я считаю: если гипотеза подтвердится, космологию ждёт тектонический сдвиг. Но пока слишком много «если».
Сравнение: обычная звезда против тёмной
| Параметр | Обычная звезда (например, Солнце) | Гипотетическая тёмная звезда |
|---|---|---|
| Источник энергии | Термоядерный синтез (H→He) | Аннигиляция частиц тёмной материи |
| Масса | 0,08–300 масс Солнца | До 1 000 000 масс Солнца |
| Светимость | До ~10⁶ светимостей Солнца | До ~10⁹ светимостей Солнца |
| Температура поверхности | Тысячи – десятки тысяч К | Несколько тысяч К (оценка) |
| Спектральные линии | Линии поглощения H, He, металлов | Практически нет линий — континуум |
| Время жизни (ранняя Вселенная) | Миллионы – миллиарды лет | Сотни тысяч – миллионы лет? (неясно) |
Микро-инструкция: как отличить тёмную звезду от галактики на снимке Уэбба?
Только по спектру. Если у объекта нет чётких эмиссионных линий — вероятнее всего, это не галактика, а нечто иное. Астрофизики ждут данных с прибора NIRSpec, который разложит свет по длинам волн. Один важный нюанс: тёмные звёзды должны быть очень красными из-за огромного красного смещения, но при этом их собственный спектр почти плоский. Если в спектре появятся линии водорода — гипотеза отпадает. Если нет — переходим к следующему этапу проверки.
Недавно я заметил интересную вещь: в научной среде эту гипотезу воспринимают с осторожным оптимизмом. Мои коллеги, с которыми мы обсуждали статью в Proceedings of the National Academy of Sciences, признают: математика красивая, но без прямого спектроскопического подтверждения это лишь «элегантное предположение». Пока это лучшая альтернатива стандартному сценарию сверхмассивных галактик на заре времён.
Итог прост: либо мы открыли новый класс небесных тел, либо данные Уэбба заставят пересмотреть модели эволюции галактик. В любом случае — нас ждёт прорыв. Следите за новостями из обсерваторий.
