Бели джуджета търсят тъмна материя

След няколко милиарда години Слънцето ще стане бяло джудже – много плътен космически обект с размерите примерно на Земята, по маса близко до днешното светило.

Веднага след това ексзвездата ще има светимост, превишаваща 100 пъти сегашната, но въглеродът и кислородът в нейния състав няма да могат да участват в термоядрени реакции, затова бялото джудже на име Послеслънце постепенно ще изстине, ще стане все по-бледо и студено.

Нормално процесът протича еднакво за всички бели джуджета. „Скоростта на изстиване на белите джуджета може да се измери в реално време, тъй като ние имаме трийсет години наблюдения над тях – обяснява Хорди Исерн от Института за космически науки (Испания). – Затова присъствието на всеки източник или напротив – поглътител на енергия в неговите околности, ще наруши нормалния ритъм на охлаждане и ще позволи да се открие такъв източник.”

Ученият и екипът му смятат, че по такъв непряк и ефективен метод могат да се следят явления, което засега се изплъзват на наблюдателите. Конкретно астрономите се интересуват от т.нар. тъмни фотони (или тежки фотони) – хипотетични частици, аналогични на нормалните фотони, но които имат маса и не могат да се регистрират пряко от нас – съществата, състоящи се от обикновена, барионна материя.

Иначе казано, ако те съществуват, могат да се открият не само по момента на разпада, когато на мястото на един тъмен фотон възникват електрони и антиелектрони (позитрони). Наблюденията, способни косвено да посочат излишъка на позитрони в космическите лъчи, са доста, но не всичко в тях се вписва – например антипротоните там също трябва да са повече, но реално това не се наблюдава.

„Много опити за разширяването на Стандартния модел физиците основават на въвеждането на нови взаимодействия, встъпващи като посредници между тъмните фотони. В случай че съществуват, последните могат да се формират вътре в белите джуджета и лесно да ги напускат, създавайки изтичане на енергия от недрата на тези обекти и нарушавайки нормалния ход на тяхната еволюция”, казва Исерн. Идеята се състои в това, че такова аномално бързо изстиване може да се регистрира, а по неговите параметри да се изчисли скоростта на образуването на тъмни фотони в недрата на зомби светилата.

Анализът показал, че такова изтичане на енергия може сериозно да ограничи диапазона на възможните маси на тъмните фотони и интензивността на техните взаимодействия. Накрая учените успели да наложат върху тези хипотетични частици по-строги ограничения.

За окончателни изводи по въпроса осъществява ли се изтичане на енергия с помощта на такива частици, са необходими доста по-целенасочени наблюдения на белите джуджета, отколкото тези, които се водят днес.

Всички по-рано публикувани работи сочат, че някои бели джуджета – например в кълбовидния куп 47 Тукан – изстиват по-бързо, отколкото трябва, така че е напълно възможно авторите да са поели по вярна следа.

Отчет за изследването е публикуван в сп. Physical Review D, а с предварителната му версия можете да се запознаете тук.