Kontrowersyjna hipoteza. Ciemna materia może ożywiać martwe gwiazdy

W tym artykule:

1. Czy ciemna materia może przypominać zwykłą?
2. Anihilacja wewnątrz gwiazd neutronowych
3. Kontrowersyjna hipoteza
4. Prawda czy fałsz?

Nicole Bell, profesor fizyki teoretycznej z University of Melbourne, zaproponowała kontrowersyjną teorię. Dotyczy ona gwiazd neutronowych – martwych gwiazd składających się z najgęstszej materii, jaka istnieje we Wszechświecie.

Zdaniem Bell gwiazdy neutronowe mogą działać jako swoiste pułapki na ciemną materię. Poruszające się z dużymi prędkościami cząstki ciemnej materii zderzałyby się ze sobą wewnątrz gwiazdy neutronowej i anihilowały. W tym procesie uwalniałaby się energia cieplna. Martwa gwiazda byłaby więc podgrzewana od środka. Zupełnie tak, jakby wracało jej „życie”.

Czy ciemna materia może przypominać zwykłą?

O ciemnej materii naukowcy z całkowitą pewnością mogą powiedzieć tylko kilka rzeczy. Po pierwsze, istnieje (o ile tylko dobrze rozumiemy działanie grawitacji w dużych skalach). Po drugie, stanowi aż 85 proc. całej materii obecnej we Wszechświecie. Po trzecie, nie oddziałuje ze światłem, więc nie da się jej wykryć, rejestrując promieniowanie elektromagnetyczne. Ciemna materia manifestuje się tylko poprzez siłę grawitacji.

Wszystko ponad to, co wyżej, to już hipotezy. Jedna z nich zakłada, że cząstki ciemnej materii (na razie nieuchwytne) mogłyby oddziaływać same ze sobą. Oddziaływania te mogłyby mieć różny charakter. W przypadku zwykłej materii każda cząstka ma antycząstkę (np. dla elektronu jest nią pozyton). Jeśli cząstka spotka się z antycząstką, dochodzi do ich anihilacji. W procesie uwalniana jest duża ilość energii.

Anihilacja wewnątrz gwiazd neutronowych

Nicole Bell uznała, że anihilacji może ulegać również ciemna materia. Środowisko, w którym zachodziłby taki proces, powinno mieć ekstremalne charakterystyki. Ten warunek idealnie spełniają gwiazdy neutronowe. Ultragęste jądra pozostałe po supernowych składają się przede wszystkim z neutronów. Są one niezwykle gęsto ściśnięte.

Tym samym te martwe gwiazdy mogłyby stanowić pułapki na ciemną materię. Albo – w innym ujęciu – działałyby jako swoiste detektory ciemnej materii, umożliwiające jej badanie.

Do tego jednak powinien być spełniony pewien podstawowy warunek. – Wychwytywanie i anihilacja ciemnej materii w gwiazdach neutronowych stanowiłyby źródło ciepła, zapobiegające ochłodzeniu gwiazdy – wyjaśnia portalowi space.com Nicole Bell. Czyli martwe gwiazdy musiałyby być podgrzewane, kiedy wewnątrz nich dochodzi do anihilacji „ciemnych” cząstek. Miałyby wówczas wskazującą na to sygnaturę cieplną.

Najbliższa Ziemi gwiazda neutronowa z silnym polem magnetycznym zaczęła się dziwnie zachowywać

Naukowcy zarejestrowali nietypowe sygnały radiowe docierające z uśpionej gwiazdy. To magnetar, który przez ponad dekadę był nieaktywny. Jednak w ostatnich latach ta gwiazda neutronowa znów z...

Kontrowersyjna hipoteza

Ten fragment propozycji Bell jest bodajże najbardziej kontrowersyjny. Jak zauważył jeden z komentatorów na space.com, naukowczyni przyjęła, że anihilacja cząstek ciemnej materii poskutkuje pojawieniem się „zwykłych” fotonów. Czyli promieniowania elektromagnetycznego wykrywanego przez instrumenty badawcze. Dlaczego jednak nie miałyby być to raczej „ciemne” fotony, które nie będą oddziaływać ze zwykłą materią? W takim przypadku nie dochodziłoby wcale do jej podgrzewania.

– Mógłbym równie łatwo spekulować, że anihilacja ciemnej materii jest źródłem ciemnej energii – zauważa anonimowy komentator.

Prawda czy fałsz?

Co ciekawe, teoria Bell ma szanse zostać zweryfikowana. Do tego należałoby zmierzyć temperaturę gwiazd neutronowych. Gdyby okazały się cieplejsze, niż przewiduje teoria, byłby to punkt dla hipotezy australijskiej fizyczki. Taka obserwacja byłaby co prawda trudna – gwiazdy neutronowe są bardzo małe i bardzo chłodne – jednak nie niemożliwa. – Temperatury tych gwiazd skutkowałoby emisją w bliskiej podczerwieni, którą być może uda się zaobserwować za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba – zauważa Nicole Bell.

Jest jeszcze plan B: białe karły. Również wewnątrz nich mogłaby zachodzić anihilacja cząstek ciemnej materii. W tym jednak przypadku testowanie teorii mogłoby okazać się prostsze. Białe karły są bowiem znacznie lepiej poznane niż gwiazdy neutronowe. Kryją dla naukowców mniej niespodzianek.

Praca zespołu Nicole Bell nie była jeszcze recenzowana. Na razie została opublikowana na serwisie preprintów naukowych arXiv.org.

Źródła: Space.com, arXiv.org.

Nasz ekspert

Magdalena Salik

Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com