_ Materia întunecată ar putea face nemuritoare stelele cele mai interioare ale galaxiei noastre

Stelele din apropierea centrului galaxiei noastre se comportă cam ciudat. Materia întunecată ar putea fi explicația.

O echipă de detectivi științifici (ca să spunem așa) a descoperit o nouă clasă potențială de stele care ar putea exista la un an lumină de centrul Căii Lactee care ar putea funcționa conform la un mecanism neobișnuit: anihilarea materiei întunecate. Acest proces ar produce o presiune exterioară asupra stelelor, alta decât fuziunea hidrogenului, împiedicându-le să se prăbușească gravitațional – și făcându-le în esență nemuritoare, tinerețea lor fiind reîmprospătată în mod constant. Descoperirile sunt publicate pe serverul arXiv preprint.

În mod colectiv, stelele alimentate de materie întunecată ar locui într-o nouă regiune a unei diagrame stabilite de mult timp care clasifică stelele după temperatură și luminozitate, plasându-le departe de așa-numita secvență principală în care există marea majoritate a stelelor.

Observarea Centrului nostru Galactic, în jurul căruia se rotesc stelele galaxiei, este destul de dificilă, deoarece regiunea este extrem de strălucitoare. O gaură neagră supermasivă, Săgetător A*, se află în centru, cu o masă de patru milioane de ori mai mare decât cea a soarelui. Este o sursă strălucitoare de unde radio și a fost fotografiată în 2022. Stelele din apropierea Sgr A* o orbitează cu viteze de câteva mii de kilometri pe secundă (comparativ cu viteza orbitală a Soarelui de 240 km/s).

Aceste stele interioare apropiate, numite stele S-cluster, sunt foarte enigme, cu proprietăți diferite de oricare altele din Calea Lactee. Proveniența lor este necunoscută, deoarece mediul aflat la aproximativ trei ani lumină de centru este considerat ostil formării stelelor. Ei par să fie mult mai tineri decât s-ar fi așteptat dacă s-ar fi mutat înăuntru din alt loc. Cel mai misterios dintre toate, ele arată neobișnuit de tineri, cu mai puține stele mai vechi în vecinătate decât se aștepta și, de asemenea, în mod neașteptat, par să existe multe stele grele.

Stelele sunt cuptoare nucleare, care generează căldură care arde hidrogen prin nuclear. fuziune. Radiația termică din această reacție, precum și convecția termodinamică a plasmei stelare, exercită o forță exterioară asupra constituenților unei stele - în principal hidrogen și heliu. Această forță este echilibrată de forța interioară a autogravitației.

Diagrama Hertzsprung-Russell (HR) clasifică stelele prin reprezentarea luminozității lor în funcție de temperatura efectivă a suprafeței lor. Excluzând piticele albe și giganții roșii, „secvența principală” a acestei diagrame se curbe din stânga sus la dreapta jos, iar majoritatea stelelor cad pe această curbă. (Soarele cade aproape de mijloc, deoarece luminozitățile lor sunt reprezentate ca raport cu cea a soarelui). Stelele din diferite locații ale secvenței corespund stelelor de diferite mase și vârste.

Cu toate acestea, materia întunecată există și în galaxie. Prezența sa a fost dedusă din observații care găsesc materie obișnuită insuficientă pentru a explica vitezele de rotație mai mari decât cele așteptate ale stelelor din jurul Centrului Galactic.

Densitatea materiei întunecate este cea mai mare în apropierea centrului și scade odată cu distanta de el. Este rezonabil să ne așteptăm să fie încorporat în stelele din apropierea centrului, unde materia întunecată este cea mai densă. Dacă da, anihilarea materiei întunecate - particule de materie întunecată și antiparticule care se ciocnesc și produc fotoni, electroni etc. - ar exercita o presiune suplimentară spre exterior în interiorul unei stele și ar putea chiar domina fuziunea nucleară.

O echipă de cercetare. de la Stockholm și Stanford a descoperit că încorporarea puterii materiei întunecate în dinamica stelelor cele mai interioare - cele aflate la aproximativ o treime dintr-un an-lumină de centru (echivalent cu aproximativ 8% din distanța până la cea mai apropiată stea a Soarelui) - rezolvă multe a paradoxurilor cunoscute.

Pentru a încorpora anihilarea materiei întunecate, grupul a folosit parametri de formare a stelelor relativ standard pe parcursul evoluției Căii Lactee, iar particulele de materie întunecată doar puțin mai masive decât protonul. Folosind un model computerizat de evoluție stelară, ei au presupus că stelele migrează pe secvența principală către Centrul Galactic, apoi au început să injecteze energie materiei întunecate în compoziția unei stele. Steaua a evoluat apoi până a ajuns la ramura gigant roșie de pe diagrama HR, sau până a atins o vârstă de 10 miliarde de ani, durata de viață a Căii Lactee.

Au calculat populații stelare fără și cu prezență. de materie întunecată. Cu materia întunecată, stelele mai masive au experimentat o densitate mai mică a materiei întunecate, iar hidrogenul din miezul lor a fuzionat mai lent și evoluția lor a fost încetinită. Dar stelele dintr-o regiune cu densitate mai mare a materiei întunecate au fost modificate semnificativ – au menținut echilibrul prin arderea materiei întunecate cu mai puțină fuziune sau fără fuziune, ceea ce a condus la o nouă populație stelară într-o regiune HR deasupra secvenței principale.

„Simulările noastre arată că stelele pot supraviețui doar pe materia întunecată ca combustibil”, a spus co-autorul principal Isabelle John de la Universitatea din Stockholm, „și pentru că există o cantitate extrem de mare de materie întunecată în apropierea Centrului Galactic, aceste stele devin nemuritoare. „ rămânând pentru totdeauna tânăr, ocupând o regiune nouă, distinctă, observabilă a diagramei HR.

Modelul lor de materie întunecată ar putea fi capabil să explice mai multe dintre misterele cunoscute. „Pentru stelele mai ușoare, vedem în simulările noastre că devin foarte umflate și ar putea chiar să-și piardă părți din straturile lor exterioare”, a spus John. Ea a remarcat că „ceva asemănător cu acesta ar putea fi observat la Centrul Galactic: așa-numitele obiecte G, care ar putea fi asemănătoare stelelor, dar cu un nor de gaz în jurul lor.”

Există un număr limitat de stele individuale despre care se știe că există atât de aproape de Centrul Galactic, deoarece regiunea este extrem de strălucitoare. Următoarele telescoape de 30 de metri vor putea vedea mult mai bine în regiune, ceea ce va permite oamenilor de știință să înțeleagă mai bine populația stelelor sale și să verifice sau să excludă secvența principală întunecată.

© 2024 Science X Network

(Fluierul)