O ciemnej materii wiemy niewiele. Choć nigdy nie byliśmy w stanie dostrzec, wykryć jej cząstek (nie wchodzą one w żadne interakcje ze światłem), to widzimy jej wpływ grawitacyjny na struktury zbudowane z materii widzialnej. Jak wskazują naukowcy, to właśnie ciemna materia utrzymuje galaktyki w całości. Gdyby w galaktykach spiralnych nie było ciemnej materii, duża prędkość rotacji galaktyki powinna je natychmiast rozerwać, a gaz w gromadach galaktyk rozpierzchłby się w przestrzeni kosmicznej niemal natychmiast. Co więcej, w jeszcze większej skali to właśnie dodatek ciemnej materii pozwala niektórym masywnym strukturom zakrzywiać trajektorię lotu światła we wszechświecie (zjawisko soczewkowania grawitacyjnego). Dowodów na istnienie ciemnej materii jest zatem całkiem sporo.
Przez całe dekady poszukiwań ciemnej materii, naukowcy zakładali, że musi się ona składać z jednego rodzaju cząstek. W ostatnich latach pojawiła się jednak teoria, według której tzw. ciemny wszechświat zbudowany jest z całej palety ciemnych cząstek, tak samo jak „jasny” wszechświat. Możliwe, ze każda cząstka opisana przez Model Standardowy ma także swój ciemny odpowiednik. Mielibyśmy w takim przypadku do czynienia z ciemnymi elektronami, ciemnymi neutrinami i ciemnymi kwarkami, które oddziaływałyby ze sobą przez zestaw osobnych sił podstawowych.
Czytaj także: Jak wykryć ciemną materię? Użyjmy do tego gwiazd neutronowych, proponują naukowcy
Powstaje zatem pytanie, czy jesteśmy w stanie gdzieś znaleźć gwiazdę, czy galaktykę zbudowaną z ciemnej materii, skoro nie znamy ani ciemnych sił podstawowych, ani ciemnych cząstek. W najnowszym artykule badawczym opublikowanym na portalu preprintów arXiv zespół astronomów wskazuje, że teoretycznie powinniśmy poszukiwać gwiazd lustrzanych, które teoretycznie mogłyby stać się dla nas widzialne i przy tym nie przypominałyby niczego, co dotąd znaleźliśmy we wszechświecie.
Tak jak w „jasnym” wszechświecie, tak i w ciemnym gwiazdy lustrzane miałyby powstawać na skutek interakcji różnych rodzajów cząstek ciemnej energii. Takie cząstki miałyby tracić energię i zlepiać się ze sobą, dokładnie tak jak ma to miejsce w procesie powstawania zwykłych gwiazd. Tak samo jak atomy wodoru i helu łącząc się ze sobą w coraz gęstszych zagęszczeniach gazu i pyłu emitują fotony, tak samo cząsteczki ciemnej materii łącząc się ze sobą, miałyby emitować ciemne fotony, które — a jakże — są dla nas całkowicie niewidoczne. To jednak niezwykle kusząca teoria, bowiem zważając na fakt, że ciemna materia stanowi aż 80 proc. masy każdej galaktyki, to możliwe, że w samej tylko Drodze Mlecznej takich ciemnych gwiazd mogą być całe biliony (gwiazd zbudowanych z normalnej materii jest od 200 do 400 miliardów).
Naukowcy wskazują, że jeżeli faktycznie takie ciemne gwiazdy zbudowane z ciemnej materii istnieją, to nadal mają one grawitację — wszak to właśnie wpływ grawitacyjny ciemnej materii uświadomił nam, że ona istnieje. Ciemna gwiazda, jak każdy obiekt zwarty, kompaktowy, powinna zatem oddziaływać grawitacyjnie na pył i gaz wypełniający przestrzeń międzygwiezdną, przyciągając je do siebie.
Czytaj także: W centrum naszej galaktyki znajduje się całkowicie ciemny obszar. Naukowcy w końcu zajrzeli do jego wnętrza
Takie zagęszczenia ciemnej materii tworzącej ciemne gwiazdy mogłyby grawitacyjnie przyciągać pył i gaz ku „wnętrzu takiej gwiazdy”. W widzialnym wszechświecie moglibyśmy zatem takie skupiska pyłu i gazu obserwować jako niewielkie „bryłki”, które mogą się zapadać pod wpływem grawitacji ciemnej materii, nagrzewać się i emitować promieniowanie. Oczywiście samo promieniowanie przypominałoby promieniowanie emitowane przez zwykłe gwiazdy. Różnica jednak polega na tym, że bryłki byłyby bardzo czerwone, charakteryzowałyby się znacznie niższą temperaturą niż normalne gwiazdy i byłyby co do zasady małe i stosunkowo ciemne.
Powstaje zatem pytanie, jak obiekt powstały we wnętrzu ciemnej gwiazdy odróżnić od innych, normalnych małych, względnie ciemnych obiektów takich jak białe karły czy mgławice planetarne. Naukowcy przekonują, że „bryłki” we wnętrzach ciemnych gwiazd emitowałyby inne od nich promieniowanie. Oznacza to, że powinniśmy tak naprawdę szukać obiektów, które wyglądają jak białe karły czy mgławice planetarne, ale mają zupełnie różne od nich widmo. Gdybyśmy taki obiekt odkryli, moglibyśmy podejrzewać, że oglądamy bryłkę, która znajduje się w centrum niewidocznej dla nas lustrzanej gwiazdy.