Астрономы: темная материя может заставлять звезды взрываться

Крупные скопления темной материи, пролетающие через ядра белых карликов размером с Солнце, могут дестабилизировать их и буквально «взрывать», превращая в термоядерную бомбу – сверхновую типа Ia, говорится в статье, опубликованной в журнале Physical Review D.

Классические черные дыры представляют собой сколлапсировавшие звезды, чья масса превышает солнечную в 10 и более раз. Современные физические теории предсказывают, что во Вселенной могут существовать и их более легкие аналоги, так называемые примордиальные черные дыры, которые возникают благодаря формированию особенно плотных крупных «клубков» темной материи.

Как рассказывает Питер Грэм (Peter Graham) из Стэнфордского института теоретической физики (США), подобные микро-черные дыры будут обладать крайне интересными физическими свойствами – к примеру, они могут пролетать через обычные звезды, не уничтожая их и вызывая лишь мощные «звездотрясения».

Еще более интересные последствия будут ожидать другой класс звезд – белые карлики, которые представляют собой останки светил, исчерпавших свои запасы звездного горючего и сбросивших внешние оболочки. Материя белого карлика находится в особом состоянии из-за огромной плотности его вещества — сотни тысяч или даже миллиард тонн на кубический метр, и она будет взаимодействовать с примордиальными черными дырами не так, как вещество обычных звезд.

Грэм и его коллеги решили просчитать, что произойдет с белым карликом, если через него пролетят микро-черные дыры с массой от 100 триллионов тонн до миллиона триллионов тонн. Подобная масса черных дыр, несмотря на ее кажущуюся огромность, сопоставима с весом крупных астероидов и средних по размерам лун (к примеру, Дионы, спутника Сатурна).

Как показали расчеты авторов статьи, появление или пролет подобной черной дыры через центр «бывшей звезды» приведет к резкому разогреву материи и созданию условий, аналогичных тем, которые возникают в крупных звездах перед их превращением в сверхновую. Результатом этого станет термоядерный взрыв – материя белого карлика разогреется и при этом сожмется до такой степени, что абсолютно все электроны начнут сливаться с протонами, а ядра гелия и других тяжелых элементов – друг с другом.

При этом с самой черной дырой ничего не произойдет, и она просто пролетит через звезду.
Подобный взрыв будет аналогичен по своему спектру и механизму рождения так называемым сверхновым типа 1а, происходящим при слиянии белых карликов и превышении ими предела Чандрасекара – максимально допустимой массы для подобных звезд (1,4 массы Солнца).

В отличие от сверхновых первого типа, пролет достаточно крупной примордиальной черной дыры будет «взрывать» даже небольшие белые карлики, чья масса далека от предела Чандрасекара. Это, как объясняет Грэм, позволяет использовать белые карлики в качестве своеобразных «детекторов» темной материи и микро-черных дыр.

В частности, наблюдая за небольшими белыми карликами и их неожиданными взрывами, ученые смогут понять, какими свойствами обладает темная материя, а также понять, существуют ли примордиальные черные дыры в современной Вселенной. Так как пока таких взрывов мы еще не видели, можно сразу исключить вероятность существования крупных микро-черных дыр, чья масса превышает 10000 триллионов тонн. Дальнейшие наблюдения за небольшими «бывшими звездами», как надеются ученые, помогут нам раскрыть тайны темной материи.