Vật chất tối đóng vai trò gì trong vũ trụ sơ khai? Vì nó chiếm phần lớn vật chất, nó phải có một số hiệu quả. Thay vì đốt cháy bằng phản ứng tổng hợp hydro, những ngôi sao bóng tối này đã bị nung nóng bởi sự hủy diệt của vật chất tối.
Và những ngôi sao đen này vẫn có thể ở ngoài đó.
Chỉ vài trăm nghìn năm sau Vụ nổ lớn, Vũ trụ đã đủ lạnh để vật chất đầu tiên kết hợp với một đám mây khí ion hóa quá nóng. Trọng lực đã nắm giữ và vấn đề ban đầu này kết hợp với nhau để tạo thành những ngôi sao đầu tiên. Nhưng những ngôi sao người sói như chúng ta biết ngày nay. Chúng chứa gần như hoàn toàn hydro và heli, phát triển thành khối lượng khổng lồ, và sau đó phát nổ thành siêu tân tinh. Mỗi thế hệ siêu tân tinh liên tiếp gieo mầm vũ trụ với các nguyên tố nặng hơn, được tạo ra thông qua phản ứng tổng hợp hạt nhân của những ngôi sao đầu tiên này.
Vật chất tối cũng thống trị Vũ trụ ban đầu, lơ lửng xung quanh vật chất bình thường trong những quầng sáng lớn, tập trung nó cùng với trọng lực của nó. Khi các ngôi sao đầu tiên tập hợp lại bên trong các quầng sáng vật chất tối này, một quá trình được gọi là làm mát hydro phân tử đã giúp chúng sụp đổ thành các ngôi sao.
Hoặc, đó là những gì mà các nhà thiên văn học thường tin.
Nhưng một nhóm các nhà nghiên cứu từ Hoa Kỳ nghĩ rằng vật chất tối không chỉ là tương tác thông qua lực hấp dẫn của nó, nó ở ngay trong sự vật dày đặc. Nghiên cứu của họ được công bố trên tờ giấy Vật chất tối và các ngôi sao đầu tiên: một giai đoạn mới của sự tiến hóa sao. Các hạt vật chất tối bị nén lại với nhau bắt đầu tiêu diệt, tạo ra một lượng nhiệt lớn và áp đảo cơ chế làm mát hydro phân tử này. Phản ứng tổng hợp hydro đã bị dừng lại, và một pha sao mới - một ngôi sao bóng tối của người Hồi giáo - bắt đầu. Những quả bóng khổng lồ của hydro và heli được cung cấp bởi sự hủy diệt vật chất tối, thay vì phản ứng tổng hợp hạt nhân.
Nếu những ngôi sao đen này đủ ổn định, thì có thể chúng vẫn tồn tại đến ngày nay. Điều đó có nghĩa là một quần thể sao sớm không bao giờ đạt đến Giai đoạn chính, và vẫn sống trong quá trình bị hủy bỏ này, được duy trì bởi sự hủy diệt của vật chất tối. Khi vật chất tối được tiêu thụ trong phản ứng, vật chất tối bổ sung từ các khu vực xung quanh có thể chảy vào để giữ cho lõi được nung nóng, và phản ứng tổng hợp hydro có thể không bao giờ có cơ hội chiếm lấy.
Tuy nhiên, các ngôi sao tối có thể không tồn tại quá lâu. Sự hợp nhất từ vật chất thông thường cuối cùng có thể áp đảo phản ứng hủy diệt vật chất tối. Sự phát triển của nó thành một ngôi sao thông thường sẽ bị dừng lại, chỉ bị trì hoãn.
Làm thế nào các nhà thiên văn học có thể tìm kiếm những ngôi sao tối này?
Chúng sẽ rất lớn, với bán kính lõi lớn hơn 1 AU (khoảng cách từ Trái đất đến Mặt trời), vì vậy chúng có thể là ứng cử viên cho các thí nghiệm thấu kính hấp dẫn. Những quan sát này sử dụng lực hấp dẫn từ các thiên hà gần đó để phục vụ như một kính viễn vọng nhân tạo để tập trung ánh sáng từ một vật thể ở xa hơn. Đây là kỹ thuật tốt nhất các nhà thiên văn học phải tìm ra những vật thể ở xa nhất.
Chúng cũng có thể được phát hiện bởi các sản phẩm hủy diệt của vật chất tối. Nếu bản chất của vật chất tối phù hợp với lý thuyết Hạt tương tác yếu tương tác yếu, sự hủy diệt của nó sẽ phát ra các bức xạ và hạt rất đặc biệt với số lượng lớn. Các nhà thiên văn học có thể tìm kiếm tia gamma, neutrino và phản vật chất.
Cách thứ ba để phát hiện ra chúng là tìm kiếm độ trễ trong quá trình chuyển sang giai đoạn Chuỗi chính cho các ngôi sao đầu tiên. Các ngôi sao đen có thể đã làm gián đoạn giai đoạn này trong hàng triệu năm, dẫn đến một khoảng cách bất thường trong quá trình tiến hóa của sao.
Có lẽ những ngôi sao đen này sẽ cung cấp cho các nhà thiên văn học bằng chứng họ cần để cuối cùng biết vật chất tối thực sự là gì.
Nguồn gốc: Vật chất tối và những ngôi sao đầu tiên: một giai đoạn tiến hóa mới của sao
