Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) предоставил ученым беспрецедентный взгляд на зарю времен, но вместе с тем поставил новые, сложные вопросы. В данных о ранней Вселенной были обнаружены объекты, которые не укладываются в существующие теории: неожиданно яркие и компактные галактики, прозванные «голубыми монстрами», сверхмассивные черные дыры, появившиеся слишком рано, и загадочные «маленькие красные точки».
Новое исследование, проведенное группой ученых под руководством Космина Илие из Колгейтского университета, предлагает единое объяснение для всех трех загадок. Астрофизики предполагают, что ключом к разгадке могут быть так называемые «темные звезды» – гипотетические объекты, существование которых могло бы кардинально изменить наше понимание космического рассвета. Эти наблюдения, по словам Илие, «на самом деле являются особенностями теории темных звезд».
Первые звезды во Вселенной формировались в центрах небольших скоплений темной материи примерно через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва. Согласно теории, в этих уникальных условиях могли рождаться не обычные звезды, а темные. Их особенность в том, что энергию для свечения они черпали бы не из ядерного синтеза, как наше Солнце, а из аннигиляции частиц темной материи. Такой источник энергии позволил бы им вырасти до колоссальных размеров и массы, в миллионы раз превышающей солнечную.
Именно эти гигантские и чрезвычайно яркие темные звезды и могли быть приняты телескопом за «голубых монстров» – молодые галактики с аномально высокой светимостью. Кроме того, таинственные «маленькие красные точки», компактные объекты без пыли и рентгеновского излучения, также могут оказаться темными звездами на более поздних стадиях эволюции или наблюдаемыми под другим углом.
Теория элегантно решает и проблему слишком раннего появления сверхмассивных черных дыр. Существующие модели с трудом объясняют, как «зародыши» черных дыр успели набрать такую огромную массу за короткое время. Темные звезды, обладая колоссальной массой с самого начала, могли бы после исчерпания своего «топлива» коллапсировать непосредственно в массивные черные дыры, которые мы и наблюдаем в ранней Вселенной.
Гипотеза подкрепляется не только теоретическими расчетами. Авторы исследования указывают на конкретные данные, полученные JWST. Спектральный анализ света от далекого объекта JADES-GS-13-0 выявил характерные линии поглощения гелия, которые предсказываются моделями темных звезд. Похожие особенности ранее были найдены и у другого кандидата – JADES-GS-14-0.
Хотя прямого подтверждения существования темных звезд еще нет, новые данные делают их все более вероятными кандидатами на разрешение главных космологических головоломок. Если их существование подтвердится, это станет прорывом не только в астрофизике. Темные звезды могут стать уникальной лабораторией для изучения свойств темной материи – загадочной субстанции, составляющей большую часть массы Вселенной, – и соединить мир далеких галактик с фундаментальной физикой частиц.
