Ciemne gwiazdy - implikacje

Wczoraj na swoim blogu finwe isilra pisał o badaniach nad wpływem ciemnej materii na powstawanie gwiazd. Freese, Gondolo i Spolyar, autorzy badań, twierdzą, że mechanizm powstawania gwiazd we wczesnym Wszechświecie był odmienny od tego, który propagują teorie standardowe. Twierdzą oni, że cząstki ciemnej materii (neutralina) anihilowały produkując subatomowe kwarki i antykwarki. W ten sposób wytwarzały ciepło. Ciemna materia zapobiegała w ten sposób ochładzaniu się i zapadaniu chmur wodoru i helu. Z tego powodu też nie następowała fuzja nuklearna i gwiazda nie zapalała się.

Implikacje jakie niesie za sobą nowa teoria:

• ciemne gwiazdy reprezentują nową fazę w ewolucji gwiazd
• ich istnienie mogłoby pomóc w znalezieniu i identyfikacji ciemnej materii
  
• pomogą zrozumieć powstawanie ciężkich pierwiastków. Pierwsze gwiazdy były prawdopodobnie złożone z pierwiastków tak ciężkich lub cięższych od węgla, które powstawały w fuzji nuklearnej. Jeśli istniały ciemne gwiazdy, które później nie ewoluowały do normalnych gwiazd, to nie produkowały węgla. Możliwie, że węgiel pochodził z gwiazd, które powstawały w obszarach, gdzie nie było ciemnej materii.
• ciemne gwiazdy mogą wyjaśnić czemu czarne dziury powstawały znacznie szybciej niż się tego spodziewamy. Według autorów czarne dziury istniały kilkaset milionów po Wielkim Wybuchu, choć obecne teorie twierdzą, że potrzeba dużo więcej czasu, aby powstały. Ciemne gwiazdy mogły zapaść się do czarnych dziur bardzo wcześnie, ponieważ ich okres życia jest bardzo krótki.
  

Inną możliwością jest to, że ciemne gwiazdy żyły dość długo i ostatecznie przekształciły się w konwencjonalne gwiazdy. Freese i inni twierdzą jednak, że między ochładzaniem gazu i podgrzewaniem ciemnej materii może istnieć równowaga, co pozwoliłoby ciemnym gwiazdom przetrwać, lecz ta teoria opiera się na pewnych założeniach dotyczących masy neutralin, które są cząstkami hipotetycznymi.

Oryginalny artykuł, który ukaże się w Physical Review Letters: Katherine Freese, Paolo Gondolo i Douglas Spolyar, The Effect of Dark matter on the first stars: a new phase of stellar evolution

Symulacje komputerowe narodzin galaktyki karłowatej

Naukowcy używając symulacji komputerowych wykazali istnienie gwałtownych oddziaływań gazu międzygwiazdowego i ciemnej materii w czasie narodzin galaktyk. Oddziaływania takie były w zasadzie pomijane przez współczesne modele ewolucji Wszechświata.

Wyniki symulacji, opublikowane w Science, rozwiązują problem, z którym boryka się szeroko akceptowany model kosmologiczny - teoria Zimnej Ciemnej Materii - który mówi o tym, że jest dużo więcej ciemnej materii w centralnych obszarach galaktyk niż to w rzeczywistości sugerują obserwacje.

Model ten dla dużych skal (kilka i więcej milionów lat świetlnych) jest zgodny z obserwacjami, lecz napotyka trudności w przewidywaniu wewnętrznych własności galaktyk. Jedną z największych zagadek jest ciemna materia, która dominuje w masach większości galaktyk.

Symulacje kosmologiczne dowodzą, że ten problem może zostać rozwiązany. Naukowcy modelowali tworzenie się galaktyki karłowatej, by zilustrować bardzo gwałtowne procesy zachodzące w czasie narodzin galaktyk, procesy w których gęste chmury gazu w galaktyce tworzą masywne gwiazdy, które z kolei kończą swoje życie w wybuchu supernowych. Te wybuchy przesuwają chmury gazu w tę i z powrotem w centrum galaktyki. Symulacje komputerowe wykazały, że w ten sposób większość ciemnej materii jest wypychana z centrum galaktyki.

Kosmologowie będą musieli zweryfikować swoje teorie na temat roli gazu międzygwiazdowego w formowaniu galaktyk, a opisane symulacje pozwolą lepiej zrozumieć wpływ ciemnej materii.

Obraz: Formowanie się galaktyki karowatej. Obraz obejmuje około 100 000 lat świelnych, wstawka natomiast ukazuje wewnętrzne 2000 lat świetlnych galaktyki karłowatej, gdzie nowonarodzone gwiazdy powodują ruch gazu. Gwiazdy oznaczono na żółto, kolory od fioletu, przez niebieski, zielony do białego odpowiadają wzrastającym gęstościom gazu. (S. Mashchenko, J. Wadsley, and H. M. P. Couchman)

Oryginalny artykuł: Sergey Mashchenko, James Wadsley, H. M. P. Couchman, Stellar Feedback in Dwarf Galaxy Formation