Невидимый обогрев: как тёмная материя греет звёзды ✛ ✎
В центре нашего Млечного Пути прячется сверхмассивная чёрная дыра — космический «тяжеловес» в миллионы раз массивнее Солнца. Вокруг неё на огромной скорости кружат звёзды. Одна из них, S4714, разгоняется почти до восьми процентов скорости света — это быстрее, чем любой созданный человеком аппарат. Пролетая так близко, она врезается в плотное облако тёмной материи — таинственного вещества, которое не излучает свет, но своим притяжением управляет галактиками. Ещё в прошлом веке Вера Рубин показала, что без такой невидимой руки галактики попросту разлетелись бы на куски.
Представьте скоростной катер, несущийся по озеру, усеянному миллиардами лёгких пластиковых шариков. Каждый удар едва ощутим, но если ударов очень много, борт постепенно нагревается. Похожий процесс идёт и в звезде: частицы тёмной материи ударяются о ядра водорода и электроны, из которых состоит её горячая плазма. Чудовищная гравитация чёрной дыры (её поведение описал ещё Карл Шварцшильд) сгребает тёмную материю в плотный кокон — в сотни миллионов раз гуще, чем в среднем по галактике. Расчёты показали: тогда суммарная энергия ударов достигает светимости самой звезды. Иными словами, тёмная материя может греть звезду не хуже, чем собственный термоядерный котёл. Такое прямое воздействие ломает привычные ожидания Стандартной модели физики, где тёмная материя считалась почти бесплотной.
Это открытие даёт новое объяснение тому, что во Вселенной могут существовать «тёмные звёзды» — светящиеся объекты, чья энергия поступает не от ядерных реакций, а от постоянного дождя частиц тёмной материи. Такой механизм не требует, чтобы эти частицы самоуничтожались при встрече друг с другом, а значит, он применим к ещё более широкому классу гипотетических частиц. По сути, звезда S4714 становится огромной космической ловушкой, рассказавшей нам о том, что неспособны увидеть лабораторные приборы. А приток тепла от тёмной материи нарушает внутреннее тепловое равновесие звезды и может заставить её светить совершенно по-новому.
Если бы самолёт летел со скоростью звезды S4714, он долетел бы от Земли до Луны всего за 16 секунд!
Это немного напоминает фантастику: в романе «Солярис» Станислава Лема океан планеты ведёт себя так, словно им управляет непостижимая сила — как и здесь, тёмная материя выступает невидимым дирижёром звёздной жизни.