Trupy pełne ciemnej materii. Martwe gwiazdy mogą nią kipieć
Wciąż wiemy o niej niezwykle mało, a jednak stanowi ona centralny punkt wielu naszych koncepcji dotyczących budowy Wszechświata. To ciemna materia. W nowych badaniach naukowcy sugerują, że ciemna materia może gromadzić się w bardzo gęstych wnętrzach gwiazd neutronowych.
14.09.2023 09:02
Zgodnie ze standardowym modelem kosmologicznym, Wszechświat wypełniony jest znacznie większą ilością ciemnej materii niż materii barionowej, czyli tej zwykłej, znanej nam materii. Ta hipotetyczna substancja jest niewidoczna, nie emituje i nie odbija promieniowania świetlnego, dlatego bardzo trudną ją wykryć. Mimo lat poszukiwań istnienie ciemnej materii nie zostało potwierdzone. Naukowcy wciąż starają się dociec, jaka jest jej dokładna natura i co ją tworzy.
Dalsza część artykułu pod materiałem wideo
W nowych badaniach naukowcy sugerują, że ciemna materia może akumulować się w gwiazdach neutronowych. Gwiazdy neutronowe to niesamowicie gęste obiekty, które powstają po wybuchu supernowej masywnej gwiazdy. Są to jedne z najgęstszych obiektów we Wszechświecie i ustępują w tym względzie tylko czarnym dziurom. Badacze często używają dość wyraźnego porównania: łyżeczka materiału gwiazdy neutronowej ważyłaby na Ziemi około sześciu miliardów ton. Atomy wewnątrz gwiazdy neutronowej są tak mocno ze sobą związane, że zachowują się w sposób niespotykany nigdzie indziej.
Gdzie szukać ciemnej materii?
Ciemnej materii nie da się w bezpośredni sposób zaobserwować. Nie wiemy, czy jest nieznanym wciąż rodzajem cząsteczek, czy też przemierzającymi kosmos falami. Jednakże uważa się, że jest obecna w całym Wszechświecie. Jedyne czym dysponujemy na potwierdzenie, że ciemna materia rzeczywiście istnieje, to różnego rodzaju dowody pośrednie. Jej istnienie zdradzają wywierane przez nią efekty grawitacyjne, przynajmniej w ten sposób naukowcy tłumaczą anomalie w rotacji galaktyk i ruchu galaktyk w gromadach. Widzialnej materii jest zbyt mało, aby można było wytłumaczyć zachodzące w tych przypadkach efekty.
Jednak jedna rzecz w kontekście ciemnej materii wydaje się wiadoma: musi ona "dysponować" siłami grawitacyjnymi, a zatem moglibyśmy spodziewać się jej obecności zwłaszcza tam, gdzie istnieją silne pola grawitacyjne. Naturalnym podejrzanym byłyby tu zatem czarne dziury, ale z oczywistych względów zgromadzonej tam czarnej materii nie bylibyśmy w stanie zbadać.
Uczeni poszukali nieco łatwiejszego celu - pozostałości gwiazd, w postaci chociażby gwiazd neutronowych. Są one nieprawdopodobnie gęste. W porównaniu do Ziemi aż 100 bilionów razy gęstsze. Nic więc dziwnego, że dysponują niezwykle silnym polem grawitacyjnym, które jest nawet w stanie sprawić, że światło będzie krążyć wokół nich.
"Superwybuch"
I to właśnie wokół gwiazd neutronowych mogłaby również znajdować się ciemna materia. Lub wewnątrz nich. Interesujący byłby zwłaszcza jej potencjalny wpływ na taką gwiazdę. Przykładowo jej cząsteczki wchodząc ze sobą w interakcję mogłyby czasem doprowadzać do uwolnienia pewnej porcji energii. Natomiast przy niezwykle dużej koncentracji ciemnej materii w omawianym miejscu moglibyśmy się spodziewać, że mogłoby w ten sposób dojść do takiego nagromadzenia energii, ciepła, które byłoby w stanie wpłynąć na wewnętrzną dynamikę takich gwiazd.
Jeżeli cząsteczki skumulowanej ciemnej materii zderzą się w powyższych okolicznościach z "normalnymi", może dojść również do skumulowania się energii w samej gwieździe. Ta z kolei, podgrzewając w ten sposób gwiazdę do ekstremalnego poziomu może wywołać niekontrolowaną jądrową reakcję łańcuchową. Ostatecznie może spowodować "superwybuch": zdetonować gwiazdę, fizycznie ją unicestwiając. Jeżeli ciemna materia będzie akumulować się w jej jądrze, stale zwiększając jego masę, to z kolei może stać się przyczyną implozji, która zamieni gwiazdę w czarną dziurę pochłaniającą to, co jeszcze z tej gwiazdy pozostało.
Źródło: Live Science