U najmračnijim dijelovima Mliječne staze možda se kriju neobični objekti koje nikada nismo vidjeli — zvijezde koje ne sjaje, a ipak zrače energiju. Njihov izvor nije ni fuzija ni gravitacija, već nešto još zagonetnije: tamna tvar.
Čudni objekti koji zrače… bez svjetla
Znanstvenici sa Sveučilišta Durham i Havajskog sveučilišta predlažu postojanje do sada neviđenih kozmičkih tijela: tamnih patuljaka. Riječ je o hipotetskim sub-zvjezdanim objektima koji ne sjaje poput običnih zvijezda, ali bi mogli isijavati energiju zbog jednog procesa koji, ako se potvrdi, može preokrenuti potragu za tamnom tvari.
Za razliku od običnih smeđih patuljaka — objekata preteških da budu planeti, a preslabih da postanu zvijezde — tamni patuljci bi bili pogonjeni anihilacijom tamne tvari u vlastitoj unutrašnjosti. I ne samo to: mogli bi biti detektabilni. Prvi put, kaže tim fizičara, mogli bismo izravno promatrati učinak tamne tvari, umjesto da nagađamo o njezinoj prisutnosti prema gravitacijskim učincima.
“Što više tamne tvari imate u okolini, više je možete zarobiti,” kaže prof. Jeremy Sakstein, fizičar sa Sveučilišta Havaji. “A što je više tamne tvari u jezgri zvijezde, to više energije nastaje kroz njezinu anihilaciju.”
Tamna tvar i njezina energetska sjena
U fizičkom smislu, tamna tvar se ponaša poput nevidljivog ljepila koje povezuje galaksije. Ne emitira svjetlost, ne reagira s elektromagnetskim silama, ali se očituje kroz gravitaciju. No što ako tamna tvar nije samo pasivna masa — što ako može reagirati sama sa sobom?
Nova studija objavljena u Journal of Cosmology and Astroparticle Physics predlaže upravo to. U uvjetima visoke gustoće, tamna tvar bi se mogla akumulirati u jezgrama određenih sub-zvjezdanih objekata i kroz međusobnu anihilaciju oslobađati energiju — u obliku čestica iz Standardnog modela, uključujući fotone i elektrone. U središtu galaksije, gdje je gustoća tamne tvari najviša, taj proces bi mogao biti dovoljan da oživi “mrtve” objekte.
“Tamna tvar se gravitacijski zarobljava u zvijezdama,” pojašnjava Sakstein. “Ako se u njima akumulira dovoljno, može doći do anihilacije koja proizvodi toplinu.”
Ključni trag: litij-7 koji nije nestao
No kako razlikovati tamnog patuljka od običnog smeđeg patuljka? Odgovor je — litij.
Smeđi patuljci, tijekom svojih prvih faza, sagorijevaju litij-7 u nuklearnim reakcijama. Ako u spektru takvog objekta otkrijemo neočekivano visoke količine litija, to bi bio čvrst trag da objekt nije obični smeđi patuljak, već tamni patuljak koji nije prošao kroz uobičajene nuklearne procese.
“Detekcija litija-7 u objektima težima od granice za sagorijevanje litija bila bi dokaz za zagrijavanje putem tamne tvari,” pišu autori.
Uz stabilne temperature, konstantan sjaj i dulji životni vijek od običnih smeđih patuljaka, tamni patuljci bi se mogli razlikovati kao zasebna sub-populacija. Ako ih teleskop poput JWST-a uspije registrirati, moglo bi to značiti da smo prvi put izravno promatrali učinke tamne tvari.
Ako ih pronađemo, mijenja se sve
Ono što ovu hipotezu čini posebno intrigantnom jest to što ovisi o određenom tipu tamne tvari. Ako tamni patuljci postoje, to bi bio snažan argument u korist teorije o WIMP-ovima — slabo interagirajućim masivnim česticama koje su dugo vremena glavni kandidat za tamnu tvar.
“Promatranje tamnog patuljka ne bi definitivno dokazalo da je tamna tvar WIMP,” zaključuje Sakstein, “ali bi značilo da se ponaša kao WIMP — masivna, samointeragirajuća čestica koja gotovo uopće ne komunicira sa svijetom koji možemo vidjeti.”
Ako teleskopi potvrde postojanje ovih tamnih patuljaka, astronomija bi se mogla naći pred jednim od najspektakularnijih otkrića 21. stoljeća — prvim izravnim prozorom u nevidljivu polovicu svemira.
Ivan je novinar, bloger i autor s više od 15 godina iskustva u digitalnim medijima. Piše o širokom spektru tema, uključujući svemir, astronomiju, znanost, povijest i arheologiju. Objavljuje kao gostujući autor u Večernjem listu, a kao stručni sugovornik gostovao je u emisijama na kanalima Science Discovery i History Channel. Osnivač je portala Kozmos.hr, prvog hrvatskog online magazina posvećenog popularizaciji znanosti i svemira.
