Може існувати невидимий всесвіт зірок, туманностей і галактик, які повністю складаються з темної матерії. І астрономи тепер знають, як його шукати.
Простіше кажучи, темна матерія – загадка. Астрономи мають десятки незалежних доказів, які вказують на існування певної форми матерії у Всесвіті, яка є фактично невидимою. Він не взаємодіє зі світлом. Але він справляє гравітаційний вплив на нормальну матерію. Темна матерія утримує галактики склеєними, незважаючи на їхню високу швидкість обертання, зберігає зв’язаний газ скупчень, незважаючи на його високу температуру, згинає шлях фонового світла по всьому Всесвіту та навіть формує найбільші структури у космосі.
Незважаючи на докази його існування, ідентичність частинок темної матерії залишається невідомою. Протягом десятиліть космологи припускали, що існує лише один вид частинок темної матерії, єдиний вид, який домінує у Всесвіті. Але нещодавно вони почали замислюватися, чи може темна матерія бути такою ж багатою та різноманітною, як звичайний Всесвіт. Наприклад, деякі теорії фізики високих енергій передбачають існування двійника, або дзеркала, для кожної нормальної частинки матерії, що живе в темному секторі. У цьому баченні космосу мали б бути темні електрони, темні кварки, темні нейтрино тощо, які взаємодіють один з одним через власний набір фундаментальних сил, абсолютно відмінних від відомих нам сил.
Цей дзеркальний всесвіт був би всюди, але абсолютно невидимий для нас. Отже, як ми можемо перевірити цю ідею? Саме це питання поставила команда астрономів у статті, яка ще не була рецензована, опублікованій 29 листопада в базі даних препринтів arXiv. Вони виявили, що, на диво, дзеркальні зірки можуть бути видимими, і вони виглядатимуть зовсім інакше, ніж будь-що інше, що ми коли-небудь знаходили у Всесвіті.
Дзеркальні зірки утворюються, коли різні види темної матерії взаємодіють, втрачають енергію та злипаються разом. Це буде розгортатися в процесі, аналогічному утворенню звичайних зірок, де водень і гелій гравітаційно колапсують, вивільняють енергію через випромінювання фотонів і стають достатньо щільними для утворення зірок. Однак ці дзеркальні зірки взаємодіяли б через власні сили природи та випромінювали б випромінювання — хоча це відбувалося б через випуск темних фотонів, які були б невидимі для нас.
Можуть бути мільйони, навіть трильйони цих темних зірок, що плавають по одній лише галактиці Чумацький Шлях, враховуючи, що темна матерія становить приблизно 80% маси кожної галактики.
Але головне, як зрозуміли автори, ці дзеркальні зірки все ще мають гравітацію. Ось як ми знаємо, що темна матерія взагалі існує. І будь-який масивний, відносно компактний об’єкт, будь то звичайна зірка чи дзеркальна зірка, буде гравітаційно притягувати матерію навколо себе. Таким чином, ці дзеркальні зірки будуть тягнути газ і пил, що плавають у міжзоряному середовищі.
Ця проста матерія сама згрупується в те, що автори називають «самородками». Коли самородки руйнуватимуться, вони нагріються і випустять радіацію. Це випромінювання буде виглядати так, ніби воно походить від звичайної зірки, але не від типу зірок, який визначили астрономи. Натомість самородки будуть дуже червоними, тому що у них немає таких високих температур, як у їхніх звичайних зіркових братів і сестер, і дуже тьмяними, бо самородки не дуже великі.
Але у Всесвіті є й інші маленькі тьмяні об’єкти, такі як білі карлики та планетарні туманності. Автори виявили, що вони можуть відрізнити ці самородки від білих карликів на основі довжин хвиль електромагнітного випромінювання, яке вони випромінюють. Якщо ми побачимо те, що виглядає як тьмяний білий карлик, але має неправильний спектр, це може бути просто шматок нормальної матерії, що знаходиться в серці дзеркальної зірки. Крім того, ці самородки випромінюють світло з довжинами хвиль, яких немає в типових планетарних туманностях.
Хоча ідея дзеркального всесвіту є дуже гіпотетичною, це реальна наукова ідея, яка піддається перевірці, показує дослідження. Якщо дзеркальні зірки є, у їхніх серцях просто можуть бути самородки, і за допомогою чутливих і достатньо великих досліджень ми просто можемо їх знайти.