Астрономы Стокгольмского и Стэнфордского университетов объяснили загадочное поведение массивных звезд вблизи центра Млечного Пути. Согласно результатам исследования, опубликованного на сервере препринтов arXiv, эти объекты могут быть кандидатами на роль «бессмертных» звезд, чья молодость продлевается за счет аннигиляции темной материи.
В центре Млечного Пути находится сверхмассивная черная дыра Стрелец А* (Sgr A*), вокруг которой обнаружены S-звезды, достигающие скоростей порядка тысяч километров в секунду. Их происхождение неизвестно, поскольку окружающая среда в пределах трех световых лет от центра считается враждебной для звездообразования. В то же время S-звезды слишком молоды для того, чтобы быть перемещенными из какой-либо другой области галактики.
Ученые предполагают, что эти звезды могут оставаться молодыми за счет постоянного давления, создаваемого аннигиляцией темной материи, что предотвращает их гравитационный коллапс. В обычном случае звезды уравновешиваются двумя силами — энергией от ядерного синтеза, которая пытается расширить водородно-гелевую оболочку звезды, и гравитацией, препятствующей этому расширению.
Считается, что в центре галактик находятся массивные и плотные скопления темной материи. Моделирование показывает, что аннигиляция темной материи в результате столкновения гипотетических частиц и античастиц (немного более массивных, чем протон), будет оказывать дополнительное внешнее давление и даже доминировать над внутренними расширяющими звезду силами. Кроме того, включение темной материи в модели динамики самых близких к черной дыре S-звезд решает многие известные проблемы, например, существование G-объектов, которые выглядят как звезды, окруженные облаками.
Из-за темной материи у массивных звезд термоядерное сжигание водорода происходило бы медленнее, что замедляло бы их эволюцию в красные сверхгиганты. Аннигиляция питала бы их внутренние силы, позволяя поддерживать равновесие и препятствовать коллапсу. Таким образом, исследование демонстрирует, что S-звезды должны представлять собой новое звездное население, находящееся над звездами главной последовательности в диаграмме Герцшпрунга-Рассела, классифицирующей звезды по их светимости и цвете.
На легкие звезды темная материя влияет немного по-другому. Они становятся слишком раздутыми и могут потерять часть внешних слоев, образуя облако газа вокруг. Это могло бы объяснить природу G-объектов.
