Vědci z USA a Velké Británie pojmenovali tyto hypotetické objekty dark dwarfs – temní trpaslíci. Přestože to zní, jako by šlo o černé, neviditelné hvězdy, opak je pravdou. Tyto objekty by mohly zářit, ale ne díky jaderné fúzi, jak to známe u Slunce nebo jiných hvězd. Zdrojem jejich energie má být temná hmota, jedna z největších záhad moderní fyziky.

„Zhruba 25 % vesmíru tvoří něco, co nedokážeme pozorovat běžnými prostředky – žádné světlo, žádná interakce s elektromagnetismem. Víme o tom jen díky gravitaci. A to je právě temná hmota,“ vysvětluje fyzik Jeremy Sakstein z Havajské univerzity, jeden z autorů nové studie.

Hvězdy bez fúze, ale se zářením

Normální hvězdy – jako naše Slunce – září díky tomu, že ve svém jádru spalují vodík. Tlak způsobený vlastní gravitací stlačí materiál natolik, že dojde k jaderné fúzi. Jenže objekty s velmi malou hmotností (asi do 8 % hmotnosti Slunce) tohle nikdy nedokážou. Takové hvězdy jsou známy jako hnědí trpaslíci – slabě září díky teplu vznikajícímu gravitačním smršťováním.

Zdroj: Shutterstock

Ale pokud by se takový hnědý trpaslík nacházel v oblasti, kde je vysoká koncentrace temné hmoty – například v jádru galaxie – mohl by se proměnit v něco jiného. Právě v „temného trpaslíka“.

Temná hmota jako palivo?

Temná hmota, pokud je tvořena tzv. WIMPy (slabě interagujícími masivními částicemi), má zvláštní vlastnost: nejen že reaguje na gravitaci, ale při střetu sama se sebou se může anihilovat – tedy zaniknout a přeměnit se na energii.

„Taková hmota by mohla být zachycena v gravitačním poli hnědého trpaslíka, kde by se hromadila, a při vzájemných srážkách produkovala energii. To by způsobilo, že těleso září, i když v něm neprobíhá fúze,“ říká Sakstein.

A právě to by mohlo být klíčem k nalezení a potvrzení existence temné hmoty. Pokud bychom dokázali identifikovat objekt, který svítí, ale je příliš malý na fúzi, a jehož záření lze vysvětlit pouze existencí temné hmoty – znamenalo by to obrovský průlom.

Hledejte hvězdu bez lithia

Jenže jak poznat, že se opravdu díváme na temného trpaslíka, a ne na obyčejného hnědého? Vědci navrhují hledat lithium-7. To je lehký prvek, který se ve hvězdách rychle spaluje. Pokud objekt září, ale nemá lithium, znamená to, že v něm musela probíhat nějaká forma ohřevu – tedy nejspíš právě z temné hmoty.

Jinými slovy: temní trpaslíci by byli hvězdami, které září bez fúze, ale nemají lithium – něco, co se u běžných těles tohoto typu nestává. A to už je vodítko, které by šlo ověřit i pomocí nástrojů, jako je James Webbův vesmírný teleskop.

Mimořádný objev na dosah?

Tým vědců navrhuje, že bychom mohli zkoumat celé skupiny hnědých trpaslíků – a statisticky zjistit, zda v nich není „podivná“ podskupina, která odpovídá temným trpaslíkům. A pokud takové najdeme, můžeme začít skládat důkazy, že temná hmota není jen hypotéza, ale něco reálného – něco, co svítí, když to správně chytíme.

Zatím není potvrzeno, že takové objekty existují. Ale pokud je jednou najdeme, bude to znamenat, že temná hmota je tvořena těžkými částicemi, které mezi sebou interagují a přeměňují se na energii. A to přesně odpovídá hypotéze o WIMPech – jedněch z hlavních kandidátů na temnou hmotu.

Objev temných trpaslíků by mohl být průlomem, po kterém astrofyzika už dlouho volá. Nejen že by potvrdil existenci temné hmoty, ale i její konkrétní povahu.