Τι ρόλο έπαιξε η σκοτεινή ύλη στο πρώιμο Σύμπαν; Δεδομένου ότι αποτελεί την πλειοψηφία της ύλης, πρέπει να έχει κάποιο αποτέλεσμα. Αντί να καίγονται με σύντηξη υδρογόνου, αυτά τα «σκοτεινά αστέρια» θερμάνθηκαν με τον αφανισμό της σκοτεινής ύλης.
Και αυτά τα σκοτεινά αστέρια μπορεί να είναι ακόμα εκεί έξω.
Λίγες εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, το Σύμπαν ψύχθηκε αρκετά για να συγκεντρωθεί η πρώτη ύλη από ένα υπερθερμαινόμενο σύννεφο ιονισμένου αερίου. Η βαρύτητα κράτησε και αυτή η πρώιμη ύλη ενώθηκε για να σχηματίσει τα πρώτα αστέρια. Αλλά αυτά δεν ήταν αστέρια όπως τα γνωρίζουμε σήμερα. Περιείχαν σχεδόν εξ ολοκλήρου υδρογόνο και ήλιο, αυξήθηκαν σε τεράστιες μάζες και στη συνέχεια πυροδοτήθηκαν ως σουπερνόβα. Κάθε διαδοχική γενιά υπερκαινοφανών σπόρισε το Σύμπαν με βαρύτερα στοιχεία, που δημιουργήθηκαν μέσω της πυρηνικής σύντηξης αυτών των πρώτων αστεριών.
Η σκοτεινή ύλη κυριάρχησε επίσης στο πρώιμο Σύμπαν, αιωρείται γύρω από την κανονική ύλη σε μεγάλα φωτοστέφανα, συγκεντρώνοντας την μαζί με τη βαρύτητά της. Καθώς τα πρώτα αστέρια συγκεντρώθηκαν μέσα σε αυτά τα φωτοστέφανα της σκοτεινής ύλης, μια διαδικασία γνωστή ως μοριακή ψύξη υδρογόνου τους βοήθησε να καταρρεύσουν σε αστέρια.
Ή, αυτό πιστεύουν συνήθως οι αστρονόμοι.
Αλλά μια ομάδα ερευνητών από τις ΗΠΑ πιστεύουν ότι η σκοτεινή ύλη δεν αλληλεπιδρούσε απλώς μέσω της βαρύτητάς της, ήταν εκεί ακριβώς στα πράγματα. Η έρευνά τους δημοσιεύεται στην εφημερίδα «Σκοτεινή ύλη και τα πρώτα αστέρια: μια νέα φάση της αστρικής εξέλιξης». Τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης που συμπιέστηκαν μαζί άρχισαν να εξαφανίζονται, δημιουργώντας τεράστιες ποσότητες θερμότητας και κατακλύζοντας αυτόν τον μοριακό μηχανισμό ψύξης υδρογόνου. Η σύντηξη υδρογόνου σταμάτησε και ξεκίνησε μια νέα αστρική φάση - ένα «σκοτεινό αστέρι». Ογκώδεις σφαίρες υδρογόνου και ηλίου που τροφοδοτούνται από τον αφανισμό της σκοτεινής ύλης, αντί της πυρηνικής σύντηξης.
Εάν αυτά τα σκοτεινά αστέρια είναι αρκετά σταθερά, είναι πιθανό ότι θα μπορούσαν να υπάρχουν ακόμη και σήμερα. Αυτό θα σήμαινε ότι ένας πρώιμος πληθυσμός αστεριών δεν έφτασε ποτέ στο στάδιο της Κύριας Ακολουθίας, και εξακολουθεί να ζει σε αυτήν την ματαιωμένη διαδικασία, που υποστηρίζεται από τον αφανισμό της σκοτεινής ύλης. Καθώς η σκοτεινή ύλη καταναλώνεται στην αντίδραση, μπορεί να ρέει επιπλέον σκοτεινή ύλη από τις γύρω περιοχές για να διατηρηθεί ο θερμός πυρήνας και η σύντηξη υδρογόνου μπορεί να μην έχει ποτέ την ευκαιρία να αναλάβει.
Ωστόσο, τα σκοτεινά αστέρια μπορεί να μην έχουν τόσο μεγάλη διάρκεια. Η σύντηξη από την κανονική ύλη μπορεί τελικά να κατακλύσει την αντίδραση αφανισμού της σκοτεινής ύλης. Η εξέλιξή του σε ένα κανονικό αστέρι δεν θα σταματήσει, αλλά καθυστερεί.
Πώς θα μπορούσαν οι αστρονόμοι να αναζητήσουν αυτά τα σκοτεινά αστέρια;
Θα ήταν πολύ μεγάλα, με ακτίνα πυρήνα μεγαλύτερη από 1 AU (η απόσταση από τη Γη έως τον Ήλιο), οπότε μπορεί να είναι υποψήφιοι για πειράματα βαρυτικού φακού. Αυτές οι παρατηρήσεις χρησιμοποιούν τη βαρύτητα από κοντινούς γαλαξίες για να χρησιμεύσουν ως τεχνητό τηλεσκόπιο για να εστιάσουν το φως από ένα πιο μακρινό αντικείμενο. Αυτή είναι η καλύτερη τεχνική που οι αστρονόμοι πρέπει να βρουν τα πιο απομακρυσμένα αντικείμενα.
Θα μπορούσαν επίσης να ανιχνευθούν από τα προϊόντα εξόντωσης της σκοτεινής ύλης. Εάν η φύση της σκοτεινής ύλης ταιριάζει με τη θεωρία των αδύναμων αλληλεπιδρώντων μαζικών σωματιδίων, ο αφανισμός της θα εκπέμψει πολύ συγκεκριμένη ακτινοβολία και σωματίδια σε μεγάλες ποσότητες. Οι αστρονόμοι θα μπορούσαν να αναζητήσουν ακτίνες γάμμα, νετρίνα και αντιύλη.
Ένας τρίτος τρόπος ανίχνευσής τους θα ήταν να αναζητήσετε μια καθυστέρηση στη μετάβαση στο στάδιο Main Sequence για τα πρώτα αστέρια. Τα σκοτεινά αστέρια θα μπορούσαν να είχαν διακόψει αυτό το στάδιο για εκατομμύρια χρόνια, οδηγώντας σε ένα ασυνήθιστο κενό στην αστρική εξέλιξη.
Ίσως αυτά τα σκοτεινά αστέρια να δώσουν στους αστρονόμους τα στοιχεία που χρειάζονται για να γνωρίζουν τελικά ποια είναι η σκοτεινή ύλη.
Πρωτότυπη πηγή: Σκοτεινή ύλη και τα πρώτα αστέρια: μια νέα φάση αστρικής εξέλιξης
