Ученые считают, что темная материя могла бы дать объяснения образованию черных дыр в сравнительно молодой Вселенной.
Чёрные дыры образуются в центрах всех Галактик и имеют массу в миллиард Солнц. Такие явления, как черные дыры способны управлять вращением Галактик и регулировать эволюционное их развитие. Черные дыры не редкость и спустя 14 миллиардов лет после Большого взрыва, в молодой Вселенной не должно было быть огромных черных дыр – так считают астрофизики. Ученые озадачены тем фактом, что в молодой Вселенной (около 1 миллиарда лет) появляются сверхмассивные черные дыры, так как теория эволюционного развития звезд не предусматривает рост гигантов за короткий промежуток времени. Возможно, ученые попытаются объяснить подобное явление при помощи темной материи.
Эта проблема была отмечена учеными в 2003 году, когда около 6 молодых сверхмассивных черных дыр было выявлено в Слоановском цифровом обзоре звездного неба. Ученые считают, что первые звезды зародились через 200 миллионов лет после Большого взрыва. Но если посмотреть на существующую проблему, то вполне вероятно, что из этих звезд смогли образоваться черные дыры, которые имели массу не более 100 масс Солнца. Но тут существует «нестыковка», так как недостаточно времени, чтобы такие малые черные дыры преобразовались в объекты с массой в миллиард солнечных масс. Такие черные дыры наблюдаются в Слоановском обзоре.
Скорее всего, данную тайну поможет разгадать черная материя. Такое предположение выдвигают физик Кетрин Фриз и ее коллеги из Мичиганского университета. Данная материя не видима и может проявить себя через действие гравитационных сил, а также она составляет 80% материи Вселенной. Но для ученых остается загадкой конструктивная составляющая данной материи. Они предполагают, что черная материя состоит из слабовзаимодействующих массивных частиц, которые называются нейтралино. Эти частицы сталкиваются друг с другом и аннигилируют, при этом выделяется тепло, гамма-излучение, нейтроны и антивещества – позитроны и антипротоны.
Ученые также вычитали, что в промежуток от 80 до 100 миллионов лет протозвездные газы могли остывать и сжиматься, при этом происходило втягивание в себя нейтралино. Нейтралино в свою очередь аннигилировали и выделяли энергию, что могло стать причиной зарождения новых звёзд. Такие звезды получили название темных и питались не атомной энергией, как обычные, а пожирали тёмную материю.
Также расчеты свидетельствуют, что звездные объекты возле чёрных звёзд кажутся пигмеями. Обыкновенным звёздам необходима высокая плотность, чтобы обеспечивать ядерный синтез, а темные звёзды в такой плотности не нуждаются и поэтому самые крупные из них превосходят в 200 000 раз размеры Солнца. Также по предположениям ученых рост массы темной звезды в 1000 раз больше от массы Солнца объясняется низкой температурой на их поверхности. На сегодня масса самой большой обычной звезды составляет 150 масс Солнца.
Фриз опубликовала статью в Astrophysical Journal, в которой выдвигает теорию, что темные звезды могли вырасти до 100000 масс Солнца еще до израсходования топлива и коллапса. Ученые считают, что нейтралино, втянутые в тело черной звезды, удерживается внутри атомами и это способствует быстрому росту самой звезды.
При израсходовании запаса черной материи, темные звёзды сжимаются до состояния обычной звезды и внутри их начинаются термоядерные процессы. Такие звёзды могут излучать свет до 1 миллиона лет. Такие звезды не взрываются как сверхновые, так как обладают большой массой для данного процесса. Они каллапсируют в черные дыры такой же массы. Некоторые из них сливаются в один объект, и через 1 миллиард лет появляется огромные сверхмассивные чёрные дыры.
Массивные тёмные звезды могут излучать свет в миллиард раз больший, чем наше Солнце, но при такой же температуре поверхности, свет будет такой же желтый. Ученые возлагают большие надежды на запуск мощного телескопа «Джеймс Уэбб», который поможет заглянуть дальше и рассмотреть рыхлые темные звёзды. Запуск телескопа «Джеймс Уэбб» планируется в 2014 году. На сегодняшний день, как утверждают ученые, темные звёзды перестали формироваться, так как плотность тёмной материи снизилась в 8000 раз со времен их активного формирования. В те времена Вселенная была более компактной и «простой».
Но не все ученые поддерживают теорию существования темных звезд. Ученый Брайн О’Ши утверждает, что такие предположения вымысел, основанный на вере в черную материю. Он утверждает, что материя может состоять и из других частиц, которые могут и не влиять на формирование темных звёзд.
Астрофизик Пол Шапиро, ученый из Техасского университета в Остине выдвинул предположение, что темные звёзды – это логически обоснованная модель черной материи. Если ученым в действительности повезет, и они обнаружат темные звёзды, то тогда смогут объяснить эволюцию сверхмассивных чёрных дыр нашей Вселенной. А также это даст предпосылки для изучения состава чёрной материи. «Тёмные звёзды существуют, - говорит О’Ши, - они скорее всего очень холодные».
