Тъмна материя кара звездите да се взривяват

Големите концентрации на тъмна материя, прелитащи през ядрата на бели джуджета с размери на Слънцето, могат да ги дестабилизират и буквално да ги „взривяват“, превръщайки ги в термоядрена бомба – свръхнова от Ia, става ясно от статия, публикувана в изданието Physical Review D.

Класическите черни дупки представляват колапсирали звезди, чиято маса превишава слънчевата 10 и повече пъти. Съвременните физични теории предсказват, че във Вселената може да съществуват техни по-леки аналози, така наречените примордиални черни дупки, които възникват благодарение на формирането на особено плътни големи „кълба“ от тъмна материя.

Както разказва Питър Греъм (Peter Graham) от Станфордския институт за теоретична физика, подобни микро черни дупки ще притежават изключително интересни физически свойства – например те могат да прелитат през обикновени звезди, без да ги унищожават, като предизвикват само мощни звездотресения.

Още по-интересни последствия ще очаква друг клас звезди – белите джуджета, които представляват останки от светила, изчерпали своите запаси от звездно гориво и изхвърлили външните си обвивки. Материята на бялото джудже се намира в особено състояние поради огромната плътност на неговото вещество – стотици хиляди или дори милиарди тонове на куб.м, и ще взаимодейства с примордиалните черни дупки не както веществото от обикновените звезди.

Греъм и колегите му са изчислили какво ще се случи с бялото джудже, ако през него прелетят микро черни дупки с маса от 100 трилиона тона до милион трилиона тона. Подобна маса на черните дупки, независимо от привидната ѝ огромност, е съпоставима с теглото на големи астероиди и средни по размери луни (например Диона, спътник на Сатурн).

Както показали изчисленията на учените, появата или прелитането на подобна черна дупка през центъра на бившата звезда ще доведе до рязко нагряване на материята и създаване на условия, аналогични на тези, които възникват в големите звезди преди тяхното превръщане в свръхнови.

Резултат от това става термоядрен взрив – материята на бялото джудже се нагрява и то се свива до такава степен, че абсолютно всички електрони започват да се сливат с протоните, а ядрата на хелия и другите тежки елементи – помежду си. При това нищо не се случва със самата черна дупка и тя просто прелита през звездата.

Подобен взрив ще бъде аналогичен на раждането на така наречените свръхнови от тип 1а, протичащо при сливане на бели джуджета и превишаването на предела на Чандрасекар – максимално допустимата маса за подобни звезди (1,4 слънчеви маси).

За разлика от свръхновите от първи тип, прелитането на достатъчно голяма примордиална черна дупка ще „взриви“ дори неголеми бели джуджета, чиято маса е далече от предела на Чандрасекар. Това според Греъм позволява да се използват белите джуджета в качеството на своеобразни „детектори“ на тъмна материя и микро черни дупки.

По-конкретно, наблюдавайки неголеми бели джуджета и техните неочаквани взривове, учените могат да разберат какви свойства притежава тъмната материя, а също така да изяснят съществуват ли примордиални черни дупки в съвременната Вселена.

Тъй като още не сме виждали подобни взривове, може веднага да се изключи вероятността от съществуването на големи микро черни дупки. Бъдещите наблюдения на неголеми „бивши звезди“ според учените ще помогнат в разкриването на тайните на тъмната материя.