Dark Dwarfs:Can Stars Survive on Dark Matter;

Απεικόνιση με τεχνητή νοημοσύνη ενός σκούρου νάνου.

Αστέρια όπως ο Ήλιος μας τροφοδοτούνται από πυρηνική σύντηξη, αλλά ένας παράξενος τύπος αστεριών που ονομάζονται «σκοτεινοί νάνοι» θα μπορούσε στην πραγματικότητα να τροφοδοτείται από άπιαστη σκοτεινή ύλη.

Είναι μια τολμηρή νέα ιδέα στην αστροφυσική και μια ιδέα που θα έκανε το σύμπαν ακόμα πιο ενδιαφέρον από ό,τι είναι τώρα. Αλλά υπάρχει μόνο ένα πρόβλημα:δεν έχουμε δει ακόμη σκοτεινό νάνο.

Από τι αποτελείται το σύμπαν μας;

Χονδρικά μιλώντας, το σύμπαν αποτελείται κυρίως από τρία πράγματα:τη συνηθισμένη ύλη (όλα όσα βλέπουμε γύρω μας, πλανήτες, αστέρια), τη σκοτεινή ύλη και τη σκοτεινή ενέργεια. Η συνηθισμένη ύλη είναι μόλις το 5% των πάντων στο σύμπαν, και τα υπόλοιπα είναι… δεν ξέρουμε πραγματικά τι είναι.

"Πιστεύουμε ότι το 25% του σύμπαντος αποτελείται από έναν τύπο ύλης που δεν εκπέμπει φως, καθιστώντας το αόρατο στα μάτια και τα τηλεσκόπια μας. Το ανιχνεύουμε μόνο μέσω των βαρυτικών του επιδράσεων. Γι' αυτό το ονομάζουμε σκοτεινή ύλη", εξηγεί ο Jeremy Sakstein, καθηγητής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Χαβάης και συγγραφέας της μελέτης.

Παρά τις δεκαετίες αναζήτησης, δεν έχουμε αποκαλύψει πολλά για το τι ακριβώς είναι η σκοτεινή ύλη. Τώρα, ο Sakstein και οι συνεργάτες του έχουν μια τολμηρή υπόθεση:μπορεί να βρούμε τη σκοτεινή ύλη να κρύβεται στις καρδιές των καφέ νάνων.

Η ύλη είναι μόνο ένα σχετικά μικρό μέρος αυτού που αποτελείται από το σύμπαν.

Εδώ είναι η ιδέα με απλά λόγια:ένας καφέ νάνος σχηματίζεται σαν αστέρι, αλλά ποτέ δεν θερμαίνεται αρκετά στον πυρήνα του για να διατηρήσει τη σύντηξη υδρογόνου. Με τον καιρό, κρυώνει. Μέχρι στιγμής, τίποτα νέο.

Αλλά σε περιοχές όπου η σκοτεινή ύλη είναι πυκνά γεμάτη (όπως το κέντρο του γαλαξία μας, για παράδειγμα), αυτά τα σωματίδια μπορεί να συλληφθούν από τη βαρύτητα του νάνου. Όταν συσσωρεύεται αρκετή σκοτεινή ύλη, τα σωματίδια συγκρούονται και εκμηδενίζονται, απελευθερώνοντας ενέργεια. Αυτή η θερμότητα εμποδίζει τον νάνο να κρυώσει εντελώς. Τελικά, φτάνει σε μια σταθερή κατάσταση όπου τροφοδοτείται αποκλειστικά από τη σκοτεινή ύλη.

Οι ερευνητές αποκαλούν αυτά τα αντικείμενα «σκοτεινούς νάνους». Διαφέρουν από τα αστέρια, αλλά δεν έχουν πεθάνει. Είναι κάτι στο ενδιάμεσο. Και μόλις σχηματιστούν, θα μπορούσαν να διαρκέσουν περισσότερο από την ηλικία του σύμπαντος.

"Αυτά τα αντικείμενα συλλέγουν τη σκοτεινή ύλη που τα βοηθά να γίνουν ένας σκοτεινός νάνος. Όσο περισσότερη σκοτεινή ύλη έχετε γύρω σας, τόσο περισσότερα μπορείτε να συλλάβετε", εξηγεί ο Sakstein. "Και, όσο περισσότερη σκοτεινή ύλη καταλήγει μέσα στο αστέρι, τόσο περισσότερη ενέργεια θα παραχθεί μέσω της εκμηδένισής του."

Αλλά πώς μπορείτε να βρείτε ένα;

Είναι μια όμορφη ιδέα, αλλά όπως είπε κάποτε ο Richard Feynman, δεν έχει σημασία πόσο όμορφη είναι η ιδέα σας. χρειάζεται να ανταποκριθεί στα πειράματα. Δεν έχουμε ξαναδεί τέτοιο αντικείμενο, πώς θα το βρίσκαμε;

Παραδόξως, η απάντηση είναι λίθιο.

Στα κανονικά αστέρια, το λίθιο δεν διαρκεί. Καίγεται στην έντονη ζέστη. Αλλά στους σκοτεινούς νάνους, οι εσωτερικές θερμοκρασίες θα ήταν πιο κρύες, ακόμα κι αν το αντικείμενο είναι αρκετά μεγάλο ώστε, σύμφωνα με την τυπική φυσική, θα έπρεπε να είχε καταστρέψει το λίθιο του. Έτσι, αν οι αστρονόμοι βρουν ένα βαρύ, παλιό αντικείμενο κοντά στο γαλαξιακό κέντρο που ακόμη έχει το αρχικό του λίθιο, που θα μπορούσε να είναι ενδεικτικό.

Εργαλεία όπως το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb ενδέχεται να είναι ήδη σε θέση να ανιχνεύσουν αυτήν την υπογραφή. Όμως, σύμφωνα με τον Sakstein, υπάρχει μια άλλη πιθανότητα:«Το άλλο πράγμα που θα μπορούσατε να κάνετε είναι να κοιτάξετε έναν ολόκληρο πληθυσμό αντικειμένων και να ρωτήσετε, με στατιστικό τρόπο, εάν περιγράφεται καλύτερα εάν έχετε έναν υποπληθυσμό σκοτεινών νάνων ή όχι».

Η εύρεση σκούρων νάνων δεν θα είναι εύκολη. Αλλά αν υπάρχουν, αξίζουν τον κόπο. Δεν πρόκειται μόνο για την εύρεση ενός νέου τύπου αστεριού, αλλά για την εύρεση μιας ιδέας για ένα από τα μεγαλύτερα παζλ στο σύμπαν μας. Ένας σκοτεινός νάνος θα μπορούσε να χρησιμεύσει ως ένα κοσμικό εργαστήριο όπου θα μπορούσατε να δοκιμάσετε διαφορετικές υποθέσεις σχετικά με τη φύση και την προέλευση της σκοτεινής ύλης. Θα μπορούσαν να φωτίσουν ένα από τα πιο σκοτεινά μυστήρια σε όλη τη φυσική.

Η έρευνα είναι διαθέσιμη στον διακομιστή προεκτύπωσης arXiv και θα δημοσιευθεί στο Journal of Cosmology and Astroparticle Physics .