Гравитационный гул Вселенной может оказаться эхом «темных звезд» — ученые

Гул гравитационных волн, уловленный в 2023 году сетью космических маяков-пульсаров, возможно, хранит отголоски первых «темных звезд» Вселенной. Международная группа исследователей предположила, что эти гипотетические объекты могли стать источником сверхмассивных черных дыр на заре существования Вселенной. Результаты работы опубликованы в журнале Physical Review D.

Низкочастотные гравитационные волны были обнаружены с помощью наблюдения за колебаниями в импульсах быстро вращающихся нейтронных звезд — пульсаров. Эти колебания представляют собой как бы рябь на ткани пространства-времени. Они несут информацию о событиях, происходивших миллиарды лет назад. Долгое время источник колебаний оставался загадкой, но теперь астрономы, кажется, нашли ее решение.

Обычно считали, что гравитационно-волновой фон, наблюдаемый благодаря пульсарам, создается слиянием двойных черных дыр с суммарной массой более миллиарда солнечных. Однако этот сценарий не объясняет, откуда должны взяться эти черные дыры и почему телескоп «Джеймс Уэбб» регулярно находит их в юной Вселенной, возраст которой составляет менее миллиарда лет. Ведь рост черных дыр должен занимать гораздо больше времени.

Исследователи обратились к идее темных звезды, ядра которых, в отличие от обычных, питались бы не термоядерными реакциями, а аннигиляцией темной материи. Оставаясь холоднее обычных звезд, такие объекты могли бы накапливать массу до миллионов солнечных, а затем коллапсировать, создавая «зародыши» черных дыр.

Компьютерное моделирование показало, что остатки сверхмассивных темных звезд действительно могли внести определяющий вклад в регистрируемый гравитационный фон. Частота их слияний и распределение масс хорошо согласуются с данными наблюдений за пульсарами. Если бы темных звезд было слишком много, сигнал был бы избыточным; если мало — потребовались бы иные источники для объяснения наблюдений.

«Темные звезды изначально рассматривались как объекты, которые можно было бы напрямую увидеть на заре времен, — поясняет руководитель проекта Космин Илие из Колгейтского университета. — Наша работа показывает совершенно иной способ проверить их возможную роль: их потомки оставляют гравитационно-волновой отпечаток, который мы видим в современной Вселенной».

Проверка гипотезы потребует дальнейшего совершенствования измерений гравитационно-волнового фона и более детального изучения популяций ранних черных дыр. Решающим фактором может стать масса гало темной материи, в которых зарождались темные звезды.

Странный гамма-сигнал из местных галактик сочли доказательством темной материи

Черная дыра разорвала сверхсолнце, оставив ученым загадку

Черная дыра на окраине галактики выдала себя, разорвав звезду

Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX