Майбутня версія Сонця — це ключ до невідомої фізики та розуміння темної матерії: що відомо
Розуміння структури білих карликів має найважливіше значення для розуміння того, з чого складається темна матерія.
Вчені вивчили 26 000 білих карликів, які іноді називають мертвими зірками, і довели давно існуючу теорію про те, що чим вони гарячіші, тим більш роздуті їхні зовнішні шари. Хоча це відкриття може здатися несуттєвим, розуміння структури білих карликів може стати ключем до розуміння темної матері і можливого відкриття нової фізики. Дослідження опубліковано в The Astrophysical Journal, пише Space.
Білий карлик — майбутня версія Сонця
Білі карлики є ядрами померлих зірок, таких як Сонце, у яких закінчилося водневе паливо для підтримки життя. Приблизно через 5 млрд років Сонце також стане білим карликом. Ці мертві зірки мають розмір приблизно з планету Земля, але при цьому їхня маса порівнянна з масою Сонця. Це означає, що це надзвичайно щільні об’єкти.
Білі карлики виникають, маючи дуже високу температуру, яка сягає 100 000 градусів Цельсія. Те, що ці мертві зірки є такими гарячими, не дивно, адже вони являють собою ядро померлої зірки та зазнали гравітаційного стиснення, коли перестали виробляти енергію. З плином часу білі карлики поступово охолоджуються.
Доказ теорії
Мінімальний розмір білого карлика контролюється так званим тиском виродження електронів. Усередині білого карлика електрони можуть бути стиснуті разом тільки доти, доки квантово-механічні ефекти не завадять їм ущільнитися ще більше.
Максимальний розмір білого карлика залежить від його маси, тобто що масивніша мертва зірка, то вона більша, а також температури. Теорія пророкує, що чим гарячіший білий карлик, тим більш роздутими мають бути його зовнішні шари. Тепер астрономи вперше довели, що ця теорія правильна.
Астрономи вивчили гравітаційне червоне зміщення світла, що виходить від 26 000 білих карликів у нашій галактиці Чумацький Шлях. Гравітаційне червоне зміщення — це ефект, який виникає через те, що маса білого карлика викривляє простір навколо себе, відповідно до загальної теорії відносності Ейнштейна. Це призводить до того, що довжина хвилі світла білого карлика розтягується.
Більш дрібні білі карлики мають сильний гравітаційний червоний зсув, оскільки їхня гравітація сильніша, ніж у мертвих зірок більшого розміру. Астрономи з’ясували, що спостережувані гравітаційні червоні зміщення, які спостерігаються, дійсно відповідають теорії. Тобто гарячіші білі карлики будуть пухкішими, навіть якщо вони мають ту саму масу, що й холодніші білі карлики.
Нова фізика і темна матерія
Отримані результати насправді мають набагато більше значення для розуміння всього Всесвіту. За словами авторів дослідження, білі карлики є одними з найбільш добре вивчених зірок з екстремальною фізикою, а тому їх можна використовувати для перевірки теорій класичної фізики або ж для виявлення нової фундаментальної фізики. А також для розуміння природи темної матерії.
Багато десятиліть учені вважали, що темна матерія є часткою під назвою вімп або слабо взаємодіє масивною часткою. Але вімпи виявити не вдалося, а тому вчені вирішили, що темна матерія є ще однією гіпотетичною часткою під назвою аксіон.
Вважається, що в галактиці, заповненій гало темної матерії, квантові характеристики призведуть до такого розташування аксіонів у цьому гало, що цей розподіл матиме піки і западини, кожен з яких простягається на тисячі світлових років.
Якщо два або більше білих карлика перебувають в одному з піків аксіона, то темна матерія може змінити внутрішню структуру цих мертвих зірок. Це може призвести до несподіваної зміни температури, маси або гравітаційного червоного зміщення білого карлика. Ці зміни можна виявити, що вказуватиме на вплив темної матерії і того, з чого вона складається, вважають учені.
