«Σκοτεινοί νάνοι»: Τα μυστηριώδη άστρα που ίσως λάμπουν για πάντα χάρη στη Σκοτεινή Ύλη

Ένα νέο και αινιγματικό ουράνιο φαινόμενο έρχεται να ταράξει τα νερά της αστροφυσικής, φέρνοντας την επιστήμη ένα βήμα πιο κοντά στην αποκρυπτογράφηση της Σκοτεινής Ύλης. Ο λόγος για τους αποκαλούμενους «dark dwarfs», έναν θεωρητικό τύπο άστρων που, αν αποδειχθεί η ύπαρξή τους, μπορεί να αλλάξει ριζικά την κατανόησή μας για την κοσμική ύλη.

Η πρόταση για την ύπαρξη αυτών των ιδιόμορφων ουράνιων σωμάτων προέρχεται από μια ομάδα ερευνητών από το Ηνωμένο Βασίλειο και τις ΗΠΑ, με τη μελέτη τους να δημοσιεύεται πρόσφατα στο Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP). Σύμφωνα με τα θεωρητικά τους μοντέλα, τα άστρα αυτά δεν αντλούν την ενέργειά τους από τη συνηθισμένη πυρηνική σύντηξη, αλλά από την καταστροφική σύγκρουση σωματιδίων Σκοτεινής Ύλης στο εσωτερικό τους.

Οι «σκοτεινοί νάνοι» φέρεται να σχηματίζονται από καφέ νάνους, δηλαδή άστρα που δεν κατάφεραν ποτέ να αναπτύξουν αρκετή μάζα για να ξεκινήσουν την πυρηνική σύντηξη, όπως συμβαίνει στους κανονικούς αστέρες. Υπό φυσιολογικές συνθήκες, αυτοί οι καφέ νάνοι σταδιακά ψύχονται και εξασθενούν. Ωστόσο, αν βρίσκονται κοντά στο κέντρο του γαλαξία, όπου η συγκέντρωση Σκοτεινής Ύλης είναι πολύ υψηλή, υπάρχει η πιθανότητα να παγιδεύσουν σωματίδια της Σκοτεινής Ύλης μέσα τους.

Οι επιστήμονες υποθέτουν ότι αν τα σωματίδια αυτά είναι του τύπου WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles), τότε μπορεί να συγκρούονται μεταξύ τους και να εξαϋλώνονται, απελευθερώνοντας ενέργεια που διατηρεί τον καφέ νάνο θερμό και φωτεινό για αόριστο χρονικό διάστημα. Αυτή η μορφή αέναης λάμψης, χωρίς την ύπαρξη σύντηξης, είναι που καθιστά τους σκοτεινούς νάνους τόσο ξεχωριστούς.

Το πιο ενδιαφέρον όμως στοιχείο είναι το πώς μπορούν να εντοπιστούν αυτοί οι αινιγματικοί αστέρες. Οι ερευνητές επικεντρώνονται στην παρουσία ενός σπάνιου ισοτόπου λιθίου, του λιθίου-7. Σε συμβατικά άστρα, το συγκεκριμένο ισότοπο καταστρέφεται σχετικά νωρίς στη διάρκεια της ζωής τους. Αν όμως εντοπιστεί ένα ουράνιο σώμα που εξωτερικά μοιάζει με καφέ νάνο αλλά διατηρεί υψηλές συγκεντρώσεις λιθίου-7, τότε αυτό θα μπορούσε να αποτελεί ισχυρή ένδειξη ότι πρόκειται για σκοτεινό νάνο.

Η Dr Djuna Croon από το Durham University, μία εκ των συγγραφέων της μελέτης, σημειώνει πως η ανακάλυψη ενός τέτοιου αντικειμένου στο κέντρο του Γαλαξία θα μπορούσε να προσφέρει πολύτιμα στοιχεία για τη φύση των σωματιδίων που συνθέτουν τη Σκοτεινή Ύλη, ένα από τα μεγαλύτερα άλυτα μυστήρια της σύγχρονης Φυσικής.

Οι ερευνητές πιστεύουν ότι τηλεσκόπια όπως το James Webb Space Telescope θα μπορούσαν ήδη να είναι σε θέση να ανιχνεύσουν σκοτεινούς νάνους, ιδιαίτερα αν εστιάσουν την προσοχή τους στις περιοχές με υψηλή πυκνότητα σκοτεινής ύλης, όπως ο πυρήνας του Γαλαξία. Παράλληλα, μια στατιστική ανάλυση σε μεγάλες βάσεις δεδομένων από παρατηρήσεις αμυδρών άστρων ίσως να φέρει στην επιφάνεια περισσότερα υποψήφια αντικείμενα.

Αν επιβεβαιωθεί η ύπαρξη έστω και ενός σκοτεινούς νάνους, αυτό θα συνιστά ένα τεράστιο άλμα προς την κατεύθυνση κατανόησης της Σκοτεινής Ύλης. Εδώ και δεκαετίες, οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι κάτι αόρατο επηρεάζει την κίνηση των γαλαξιών και τη δομή του Σύμπαντος. Όμως, η ακριβής σύσταση αυτής της «σκοτεινής» δύναμης παραμένει άγνωστη.

[via]