Обнаружена новая редкая звезда «кайдзю» с линзой из темной материи

Недавно открытая звезда настолько большая, яркая и странная, что ее внешний вид может указывать на сгусток темной материи.

Названная первооткрывателями Мотра, она кажется причудливо яркой на расстоянии в 10,4 миллиарда световых лет (красное смещение z = 2,091). Это помещает ее в класс чрезвычайно редких звезд «кайдзю» (kaiju): далеких звезд-монстров с аномально огромной видимой яркостью, по данным группы под руководством астрофизика Хосе Диего из Испанского национального исследовательского совета.

В этой категории была идентифицирована еще одна звезда, и она значительно ярче Мотры. Она называется Годзилла, и также была обнаружена Хосе Диего и его коллегами и считается самой яркой известной звездой.

Несмотря на их различия, две звезды имеют некоторые интригующие сходства, которые предполагают, что в пространстве между ними и нами скрываются массивные сгустки темной материи.

Ученые говорят, что это может быть зонд, который устанавливает ограничения на темную материю, что, в свою очередь, может помочь нам сузить границы того, чем на самом деле является темная материя.

Мотра, более известная как EMO J041608.8−240358, была обнаружена в ходе наблюдений за далекой галактикой, собранных космическим телескопом Джеймс Уэбб (JWST).

И Годзилла, и Мотра находятся в областях космоса, искривленных скоплениями галактик (гравитационная линза). Это обеспечивает увеличение, благодаря чему звезды можно наблюдать.

Исследователи изучили архивные данные космического телескопа Хаббл и обнаружили два наблюдения, запечатлевшие звезду, сделанные с интервалом в шесть месяцев в 2014 году.

Объединив эти данные с данными JWST, команда астрономов смогла определить свойства звезды. Согласно расчетам, Мотра, вероятно, представляет собой двойную систему, состоящую из двух звезд-сверхгигантов, одной красной и одной синей.

Красная звезда более холодная и тусклая, имеет температуру около 5000 Кельвинов, со светимостью 50 000 Солнц. Голубая звезда имеет гораздо более высокую температуру 14 000 Кельвинов и светимость около 125 000 Солнц.

Но что интересно, так это увеличение. Одно лишь скопление галактик не может объяснить увеличение Мотры, которое, по мнению ученых, составляет не менее 4000 раз. Есть что-то ближе к звезде, дающее дополнительное увеличение.

Проведя еще немного вычислений, ученые обнаружили, что чем бы это ни было, оно размером примерно с карликовую галактику или звездное скопление — от 10 000 до 2,5 миллионов масс Солнца. Но мы не можем этого видеть; его просто нет ни в наблюдениях JWST, ни в наблюдениях Хаббла.

Это говорит о том, что объект может быть карликовой галактикой, почти полностью состоящей из темной материи. Такой объект не является беспрецедентным. Темная материя — это невидимый клей Вселенной, и в большинстве галактик темной материи больше, чем обычной материи. И ученые идентифицировали объекты, которые, кажется, в основном состоят из таинственного вещества.

Однако потенциальное обнаружение сгустков темной материи возле Годзиллы и Мотры предполагает, что они могут быть относительно распространены во Вселенной. И линзирование может быть средством, которое мы используем, чтобы найти их. Это, в свою очередь, может помочь наложить ограничения на темную материю.

«Существование этой линзы полностью соответствует ожиданиям от стандартной модели холодной темной материи», — говорят ученые. «С другой стороны, существование такой небольшой подструктуры в кластерной среде имеет значение для других моделей темной материи».

Например, она исключает существование теплой темной материи и аксионной темной материи — двух других теорий — за пределами определенного диапазона масс. Будущие открытия звезд кайдзю могут еще больше сузить круг поиска.

Исследование опубликовано на сервере препринтов arXiv.