Kas tähtedes leidub tumeainet?

Salapärane tumeaine moodustab viiendiku universumi massist ning kuni 80 protsenti kogu ainehulgast.

Füüsikud jahivad tumeaine osakesi erinevate katsete abil. Oletuslikke massiivseid nõrgas vastastikmõjus olevaid osakesi püütakse tekitada näiteks Šveitsi ja Prantsusmaa piiril asuva suure hadronite põrgutiga.

Kuid tumeaine võib lõksu jääda ka tähtedesse ning olla neile lisaenergia allikaks. Sellise teooria pakkus rahvusvaheline töörühm välja ajakirjas Physical Review Letters.

Fabio Iocco Stockholmi Oskar Kleini osakestefüüsikakeskusest ja tema kolleegid keskendusid sellisele tumeainele, mis ei hävi vastastikmõjus või teeb seda väga harva. Seetõttu on selliseid tumeaine osakesi raske tuvastada.

Kui sellised varjatud aine osakesed tähtedesse kogunevad, võivad need osaleda nõrgas vastasmõjus tähtede ainega ning tekitada lisaenergiat. Teoreetiliste mudelite põhjal muudaks see tähe tihedust ja temperatuuri. Sel moel saaks kindlaks teha, millistes tähtedes leidub tumeainet.

Iocco uuris peajada tähti, mis asuvad kõrge tumeaine sisaldusega piirkondades. Peajada tähed on parimas elujõus ning nendes toimuvad pidevalt tuumareaktsioonid. Selliste tähtede eredus ja temperatuur on omavahel seotud.  Mida kuumem täht, seda eredamalt see kiirgab. Nii oskavad astronoomid tähe vaatlemisel ennustada selle temperatuuri.

Kuid Iocco sõnul mõjutab tumeaine sisaldus tähe heledust. Kui tumeainet on vähe, siis muudab see tähe suuremaks ja eredamaks kui selle temperatuur lubaks. Kõrge tumeainesisalduse korral jääb täht väiksemaks ning jahedamaks võrreldes oma heledusega.

Uurija selgituse kohaselt tekivad need hälbed tumeaine ja täheaine vahelistest mõjude tõttu ning tumeaine viib sellistes reaktsioonides tekkinud energia tähe tuumast välja.

Kui tumeainet on vähe, siis püüab täht sisemuse energiakadu tasakaalustada ning muudab pinnal toimuvad reaktsioonid intensiivsemaks. Seetõttu muutub täht eredamaks.

Kui tumeainet on palju, siis väheneb tähes toimuvate tuumareaktsioonide hulk oluliselt, täht tõmbub kokku ja muutub väiksemaks ning jahedamaks.

Iocco arvutuste kohaselt peaks selline mõju olema nähtav tähtedel, mille mass on Päikese-suurune või sellest pisut väiksem. Selliseid tähti on päris palju. Samas peaksid sobiva suurusega tähed asuma aladel, kus tumeainet on ligi kakssada korda rohkem kui Päikese läheduses.

Astronoomid arvavad, et ohtralt leidub tumeainet Linnutee galaktika keskel ning selle lähiümbruses asuvate kääbusgalaktikate sees. Sealsete tähtede täpse temperatuuri ja ereduse kindlaks tegemine on üsna raske.

Samas on võimalik, et tumeaine lõksu püüdnud tähed võivad galaktikas meile lähemale liikuda. Nendes saab tumeaine leidumist kergemini kindlaks teha. Ühtlasi tõestaks selliste tähtede leidmine, et galaktika keskmes on tumeaine olemas ning annaks uut infot selle salapärase aineliigi kohta.

• Tweet