Temní trpaslíci mohou odhalit pravou podstatu temné hmoty

Podle týmu astronomů z Durhamské univerzity, Havajské univerzity a Liverpoolské univerzity jsou temní trpaslíci hypotetické objekty poháněné temnou hmotou, které vznikly ochlazením hnědých trpaslíků. O temné hmotě dnes víme jen to, že existuje a jak se chová, ale zatím nevíme, co to vlastně je. Za posledních padesát let bylo navrženo několik hypotéz, ale žádná z nich zatím neshromáždila dostatek experimentálních důkazů, aby zvítězila.

Mezi nejznámější kandidáty na temnou hmotu patří slabě interagující hmotné částice WIMP (Weakly Interacting Massive Particles), velmi hmotné částice, které velmi slabě interagují s běžnou hmotou: nevyzařují světlo, nereagují na elektromagnetické síly a projevují se pouze svými gravitačními účinky. Tento typ temné hmoty by byl nezbytný pro existenci temných trpaslíků.

„Temná hmota interaguje gravitačně, takže by mohla být zachycena hvězdami a hromadit se v jejich nitru,“ řekl profesor Havajské univerzity Jeremy Sakstein. „Pokud se tak stane, může také interagovat sama se sebou a anihilovat, čímž se uvolní energie, která hvězdu ohřeje.“

Běžné hvězdy září, protože v jejich jádrech probíhají procesy jaderné fúze, při nichž vzniká velké množství tepla a energie. K fúzi dochází, když je hmotnost hvězdy dostatečně velká, aby gravitační síly stlačovaly hmotu směrem ke středu s takovou intenzitou, že se spustí reakce mezi atomovými jádry. Při tomto procesu se uvolňuje obrovské množství energie, kterou vnímáme jako světlo. Temní trpaslíci také vyzařují světlo, ale ne v důsledku jaderné fúze.

„Temní trpaslíci jsou objekty s velmi nízkou hmotností, asi 8 % hmotnosti Slunce,“ řekl profesor Sakstein. „Takto malá hmotnost není dostatečná pro spuštění termojaderných reakcí.“

Z tohoto důvodu takové objekty – ačkoliv jsou ve vesmíru velmi časté – obvykle vyzařují pouze slabé světlo a vědci je označují jako hnědé trpaslíky. Pokud se však hnědí trpaslíci nacházejí v oblastech, kde je temná hmota obzvláště hojná – například v centru naší Galaxie – mohou se přeměnit v něco jiného.

„Tyto objekty shromažďují temnou hmotu, která jim pomáhá stát se temným trpaslíkem,“ řekl profesor Sakstein. „Čím více temné hmoty máte kolem sebe, tím více jí můžete zachytit. A čím více temné hmoty skončí uvnitř hvězdy, tím více energie vznikne její anihilací. Aby mohli temní trpaslíci existovat, musí být temná hmota tvořena WIMPy, neboli jakoukoliv těžkou částicí, která se sebou interaguje tak silně, že vytváří viditelnou hmotu.“

Ostatní kandidáti na vysvětlení temné hmoty – jako jsou axiony, rozptýlené ultralehké částice nebo sterilní neutrina – jsou příliš lehcí na to, aby u těchto objektů vyvolali očekávaný efekt. Temného trpaslíka by mohly pohánět pouze hmotné částice schopné vzájemné interakce a anihilace na viditelnou energii. Celá tato hypotéza by však měla jen malou hodnotu, kdyby neexistoval konkrétní způsob, jak temného trpaslíka identifikovat.

Z tohoto důvodu profesor Sakstein a jeho kolegové navrhují rozlišovací znak. „Markerů bylo několik, ale my navrhujeme lithium-7, protože by to byl opravdu jedinečný efekt,“ řekl profesor Sakstein. „Lithium-7 velmi snadno reaguje a u běžných hvězd se rychle spotřebovává.“

„Pokud byste tedy našli objekt, který vypadá jako tmavý trpaslík, mohli byste hledat přítomnost tohoto lithia, protože kdyby šlo o hnědého trpaslíka nebo podobný objekt, nebylo by tam.“

Práce týmu byla publikována v časopise Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

Zdroj: https://www.sci.news/astronomy/dark-dwarfs-14051.html a https://www.universetoday.com/articles/dark-matter-could-create-dark-dwarfs-at-the-center-of-the-milky-way

autor: František Martinek