5 февраля 2008 г.

Темные звезды -- новая фаза в формировании самых первых звезд


В Physical Review Letters появилась интересная статья Dark Matter and the First Stars: A New Phase of Stellar Evolution, Phys.Rev.Lett. 100, 051101 (2008). Полный текст доступен в архиве епринтов: arxiv:0705.0521.

В этой статье высказано предположение о том, как происходило формирование самых первых звезд в нашей Вселенной (их называют звезды населения III). Те звезды были очень массивны, быстро сгорели и до нашего дня не сохранились. Поэтому в их изучении наблюдения помочь не могут (точнее почти не могут), и приходится изучать их в основном теоретически. Однако известно наверняка, что помогала им формироваться темная материя, поскольку она кучкуется быстрее.

В этой статье рассказывается интересная идея о том, что темная материя могла не только помогать формироваться этим первым звездам, но и на определенной стадии -- стадии темной звезды -- мешать.

В статье описывается такой сценарий. Пусть в природе реализуется суперсимметрия, и темная материя состоит из легчайших суперсимметричных частиц ЛСЧ (это одна из самых популярных сейчас гипотез). Эти ЛСЧ сами по себе стабильны, но если ЛСЧ встретится с анти-ЛСЧ, то произойдет аннигиляция в обычные частицы, в том числе и в фотоны.

Исходное протозвездное облако содержало как темное вещество, так и обычные водород и гелий. Когда оно начало сжиматься, то плотность темного вещества в центре стала расти, и энерговыделение из-за аннигиляции ЛСЧ с анти-ЛСЧ тоже быстро росло. В какой-то момент это энерговыделение стало таким сильным, что остановило сжатие. В результате получилась "темная звезда" -- большое (размером порядка 1 а.е.) облако, в котором свечение поддерживается не термоядерной реакцией, а аннигиляцией ЛСЧ. И только потом, когда все ЛСЧ исчерпались, этот источник кончился, и облако обычного вещества стало сжиматься дальше, и загорелась привычная нам звезда.

Эта новая фаза в звездообразовании может сильно повлиять на процессы в ранней Вселенной (например, реионизацию), поэтому авторы предлагают изучить эту возможность более пристально.

На закуску -- книжка Протозвёзды: Где, как и из чего формируются звёзды, В.Г.Сурдин, С.А.Ламзин, "Наука", 1992.

Комментариев нет:

Отправить комментарий