То, что увидел телескоп, не укладывается в теорию: у ранней Вселенной нашёлся секрет

Наблюдения ранней Вселенной с помощью телескопа "Джеймс Уэбб" поставили астрономов в тупик из-за объектов, которые выглядят слишком яркими, массивными и компактными для своего возраста. Эти находки плохо укладываются в классические модели эволюции космоса. Новое исследование предлагает единое объяснение сразу для нескольких аномалий. Об этом сообщает Earth.

Фото: Мария Круглова is licensed under public domain

Красный гигант и планета

Три загадки космического рассвета

В первые сотни миллионов лет после Большого взрыва астрономы обнаружили необычные объекты: чрезмерно яркие компактные галактики, сверхмассивные чёрные дыры и крошечные красные источники без рентгеновского излучения. Все они появились слишком рано, если опираться на стандартные сценарии звёздообразования, особенно на фоне данных о ранней Вселенной.

Команда под руководством профессора Космина Илие из Колгейтского университета показала, что эти явления могут иметь общее происхождение. Речь идёт о гипотетическом классе объектов — тёмных звёздах, которые формировались в условиях, радикально отличных от привычных.

Что такое тёмные звёзды

Тёмные звёзды — это предполагаемые звёзды, в которых источник энергии связан не с термоядерным синтезом, а с аннигиляцией частиц тёмной материи. При столкновении такие частицы высвобождают энергию, нагревая звезду изнутри.

Это тепло позволяло объекту долго набирать массу, не переходя к обычному звёздному горению. В результате тёмные звёзды могли вырастать до колоссальных размеров, оставаясь относительно "холодными" и почти не образуя пыли.

Слишком яркие галактики без пыли

Среди находок JWST выделяются так называемые "голубые монстры" — чрезвычайно яркие компактные галактики с удивительно прозрачной структурой. Даже модели с усиленным разрушением пыли не смогли полностью объяснить их свойства.

По расчётам исследователей, одна сверхмассивная тёмная звезда могла излучать свет, сопоставимый с целой галактикой. Газовое облако вокруг неё рассеивало это излучение, создавая иллюзию компактной галактики. Если часть таких объектов действительно связана с тёмными звёздами, оценки темпов звёздообразования в ранней Вселенной могут быть завышены более чем на 50%.

Чёрные дыры, выросшие слишком быстро

Ещё одна проблема — наличие чёрных дыр массой в десятки миллионов Солнц всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва. Обычные модели роста не успевают "вырастить" такие объекты за столь короткое время.

В сценарии профессора Илие тёмная звезда со временем теряет дополнительный источник энергии. Гравитация берёт верх, и объект быстро коллапсирует, образуя массивную чёрную дыру, что перекликается с идеей о том, что чёрные дыры могут быть лабораториями для экстремальной физики.

Загадка маленьких красных точек

JWST также выявил крошечные красные источники, которые почти не излучают в рентгеновском диапазоне. Одна из гипотез предполагает, что чёрная дыра скрыта плотным газовым коконом.

Профессор Илие считает, что такой кокон может быть остатком разрушенной тёмной звезды. В этом случае "маленькие красные точки" отражают краткий переходный этап, хотя часть из них всё же может быть обычными галактиками.

Поиск следов гелия

Ключ к проверке гипотезы — спектры света. Учёные ищут характерные признаки поглощения, связанные с гелием, которые ожидаются в атмосферах тёмных звёзд. В нескольких крайне удалённых объектах уже зафиксированы такие намёки, но пока данных недостаточно для окончательных выводов.

Только повторяемые и чёткие наблюдения смогут превратить эти сигналы в надёжный тест теории.

Что это значит для тёмной материи

Подтверждение существования тёмных звёзд означало бы, что тёмная материя может не только влиять на гравитацию, но и служить источником энергии. Параметры таких звёзд дали бы косвенные подсказки о свойствах самих частиц тёмной материи, которые до сих пор не удалось обнаружить в лабораториях.

Сравнение гипотез ранней Вселенной

Теория тёмных звёзд объединяет яркие галактики, быстрый рост чёрных дыр и компактные красные источники в одну цепочку событий. Альтернативные модели предлагают либо экстремальное очищение пыли, либо изначально массивные чёрные дыры из коллапсирующего газа. Пока ни одна из версий не получила решающего подтверждения.