Pierwsze gwiazdy wchłaniały ciemną materię

Katherine Freese z Uniwersytetu Michigan, Douglas Spoylar z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz i Paolo Gondolo z Uniwersytetu Utah zbadali wpływ, jaki 13 miliardów lat temu ciemna materia wywarła na kształtowanie się pierwszych gwiazd we Wszechświecie.

Naukowcy ci stworzyli teorię wyjaśniającą powstawanie pierwszych gwiazd. Zgodnie z opracowanym przez nich modelem zachowania się materii najstarsze gwiazdy w Kosmosie świeciły zupełnie inaczej, niż te, które czerpią energię z reakcji syntezy termojądrowej.
Jak sądzi większość naukowców, pierwsze gwiazdy, a następnie cale galaktyki zaczęły się kształtować około 400 milionów lat od Wielkiego Wybuchu. Jednakże Freese i jej koledzy datę tę określają jeszcze dokładniej - według nich najwcześniejsze gwiazdy powstały około 100-200 milionów lat po narodzinach Wszechświata. Okazuje się, że zaczęły one świecić jeszcze na tym etapie ich ewolucji, kiedy nie były jeszcze w stanie na tyle silnie się ścisnąć, żeby w ich jądrach doszło do reakcji termojądrowej, wyzwalającej ogromne ilości energii. Etap ten, który według twórców powyższej teorii przechodziły jedynie najwcześniejsze gwiazdy, nie był wcześniej znany astrofizykom.
Zanim jądro nowonarodzonej gwiazdy ulegnie silnemu ściśnięciu, rozpoczyna się anihilacja ciemnej materii – jej cząstki anihilują ze sobą, wytwarzając ciepło i nowe cząstki elementarne. Według fizyków amerykańskich, cząstki ciemnej materii w pierwszych gwiazdach łączyły się ze swoimi antycząstkami, tworząc neutrina, fotony, pozytrony i elektrony. Energia w pierwszych gwiazdach produkowana była więc kosztem anihilacji ciemnej materii. Nie dochodziło jednak do fuzji nuklearnej, jak w tradycyjnych gwiazdach, a więc gwiazda nie zapalała się dalej. Freese, tego rodzaju gwiazdyW promieniowaniu widzialnym taka gwiazda jest praktycznie niezauważalna, pomimo swojej wielkości – jak twierdza badacze, te ciała niebieskie są 4000 do 200 000 razy większe od Słońca.
Następnie na pewnym etapie życia takie gwiazdy przechodziły z anihilacji ciemnej materii na zwykłą syntezę termojądrową. Ten moment następował, gdy zapas ciemnej materii w gwieździe ulegał wyczerpaniu, wskutek czego gwiazda zaczynała się silnie kurczyć. Wtedy też wodór i hel zaczynają produkować energię, dzięki której gwiazda świeci, produkując węgiel, tlen, azot i metale.
Pod koniec swojego życia gwiazda się zapada, wybucha supernowa i wyrzuca w przestrzeń gaz, będący budulcem jej zewnętrznych powłok. Gaz staje się surowcem, z którego powstają nowe gwiazdy kolejnego pokolenia.
Jeżeli Freese i jej koledzy mają rację, to nowa teoria powinna zmienić nasze wyobrażenia na temat ewolucji gwiazd, jednak żeby to sprawdzić, należy jeszcze poczekać, aż teleskop kosmiczny Jamesa Webba zostanie wysłany na orbitę, co jest zaplanowane na rok 2013.
Fizycy mają nadzieję, że ten teleskop po raz pierwszy pozwoli zauważyć różnicę pomiędzy gwiazdami, które świecą wskutek reakcji syntezy, a dalekimi (w czasie i przestrzeni) ciemnymi gwiazdami. Naukowcy opisali swoją nową teorię w piśmie Physical Review Letters.


  • Kategoria: Człowiek
  • Data:
  • Źródło:
  • c
Komentarze