Sciencemag.cz
Doporučujeme
Hvězdy poblíž středu naší galaxie se chovají poněkud podivně. Vysvětlením může být temná hmota. A co by z toho mohlo plynout dále?
Vědci se domnívají, že objevil novou třídu hvězd, které by mohly existovat ve vzdálenosti jednoho světelného roku od středu Mléčné dráhy a mohly by fungovat podle neobvyklého mechanismu: anihilace temné hmoty. Tento proces by vytvářel na hvězdy jiný tlak zevnitř než vodíková fúze, což by jim bránilo v gravitačním kolapsu – a činilo by je potenciálně nesmrtelnými.
V diagramu, který klasifikuje hvězdy podle teploty a svítivosti, by tyto hypotetické hvězdy byly umístěny mimo dosud známé typy – mimo hlavní posloupnost, která má na diagramu cca podobu klesající diagonály. S výjimkou bílých trpaslíků a červených obrů leží známé hvězdy právě na této přímce, různá místa posloupnosti odpovídají různé hmotnosti hvězd a jejích stáří.
Pozorování našeho galaktického středu je poměrně obtížné, protože tato oblast je extrémně jasná. V jejím středu se nachází supermasivní černá díra Sagittarius A*. Hvězdy v blízkosti Sgr A* kolem ní obíhají velmi rychle (rychlostí několika tisíc kilometrů za sekundu). Tyto blízké vnitřní hvězdy (tzv. S-cluster) představují záhadu a mají vlastnosti, které se nepodobají žádným jiným hvězdám v naší galaxii. I samotný jejich původ je neznámý, protože prostředí ve vzdálenosti asi tří světelných let od centra je považováno za pro vznik hvězd nepřátelské. Nejpodivnější je, že tyto hvězdy vypadají nezvykle mladě, v jejich okolí je méně starších hvězd, než se očekávalo, a také se zdá, že je mezi nimi nečekaně mnoho těžkých hvězd.
Hustota temné hmoty je podle většiny modelů nejvyšší v blízkosti středu galaxií a klesá se vzdáleností od něj. Dá se tedy předpokládat, že pokud už by se temná hmota měla nacházet v nějakých hvězdách, bude začleněna právě do těch v blízkosti centra. Je-li tomu tak, anihilace temné hmoty – částice a antičástice temné hmoty, které se srážejí – by uvnitř hvězdy působila dodatečným tlakem směrem ven a mohla by dokonce převládnout nad jadernou fúzí. (Poznámka PH: Vida. O „temné antihmotě“ se jinak prakticky nemluví.) Výzkumný tým ze Stockholm University a Stanfordu zjistil, že zahrnutí energie temné hmoty do dynamiky nejvnitřnějších hvězd – těch, které se nacházejí ve vzdálenosti asi třetiny světelného roku od centra (což odpovídá asi 8 % vzdálenosti nejbližší hvězdy od Slunce) – může vyřešit mnoho problémů, s nimiž si jinak nevíme rady.
Nový model předpokládá, že v případě hvězd poblíž centrální černé díry šlo původně o běžné hvězdy, které migrovaly směrem do centra Galaxie. V určité chvíli začala jejich vývoj ovlivňovat temná hmota. Výsledkem pak je, že takto fungující hvězda může přetrvat až 10 miliard let, což je doba existence Mléčné dráhy jako celku. (Přesněji řečeno: hmotné hvězdy v oblastech s menší hustotou temné hmoty svůj vývoj pouze zpomalily; v oblastech s vyšší hustotou temné hmoty může dojít až k jakémusi rovnovážnému stavu, kdy se fúze vodíku může i úplně zastavit a probíhá jen anihilace mezi temnou hmotou a temnou antihmotou. Tyto lehčí hvězdy se stávají velmi nafouklými, mohou dokonce ztrácet část vnějších vrstev a obklopují je oblaka plynu – to by mohlo odpovídat pozorovaným objektům G.)
Isabelle John et al, Dark Branches of Immortal Stars at the Galactic Center, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2405.12267
Zdroj: arXiv / Phys.org, přeloženo/zkráceno
Jaký je důkaz pro existenci temné hmoty?