Bild https://www.iflscience.com En konstnärs stiliserade intryck av en
brun dvärgstjärna som för våra ögon skulle vara svår att skilja från en vanligt förekommande röd
dvärgstjärna. Bild Sissa Medialab personal med Adobe Illustrator
Stjärnors och galaxers rörelser avslöjar
gravitationskrafter som är alldeles för stora för att komma från vanlig
materia. Att bestämma karaktären hos den "mörka materian" (osynlig
materia) kan ses som WIMPS (Weakly Interacting Massive Particles) innebärande svagt växelverkande massiva partiklar” av materia, som
vi inte kan se eller enkelt mäta och som bara ger sig till känna genom sin
gravitation och svaga växelverkan med vanlig materia. WIMPS är en möjlig förklaring till mörk
materia.
Just på grund av dess svaga växelverkan med vanlig
materia skulle WIMPS vara mycket svåra att upptäcka, så trots att de är en av
de tidigaste förklaringarna som föreslagits har de ännu inte hittats (om det finns).
Mörk materia tros vara hopad nära galaxers centrum där den utsätts för gravitationskrafter. Om WIMPS utgör en stor andel av mörk materia betyder det att koncentreras där till en plats där de beter sig annorlunda än på platser där den är mer utspridd. Ett sådant distinkt beteende kan vara att få så kallade bruna dvärgar att skina upp.
– Mörk materia växelverkar genom gravitation så
den kan fångas in av stjärnor och ackumuleras inuti dem. Om det händer kan den
också interagera med sig själv och förintas vilket frigör energi som värmer
upp stjärnan, beskriver Dr Jeremy Sakstein vid University of Hawaii. Mörk
materia som överladdar en stjärna är dock svår att upptäcka. Stjärnan är redan
ljusstark, så det är svårt att säga om den är varmare och ljusare på grund av
mörk materia.
Å andra sidan
har bruna dvärgar, objekt med 1,2-8 procent av solens massa, inte tillräckligt
med gravitationskraft för att initiera fusion i vanligt väte. De lyser svagt
genom en kombination av värme från deras bildning och sammansmältningen av sällsynt
deuterium, som kan inträffa vid lägre tryck än vanligt väte. "Ju mer mörk
materia du har omkring dig, desto mer kan du fånga in", beskriver
Sakstein.
Det som skulle vara en brun dvärg blir vad teamet
kallar en "mörk dvärg", som ironiskt nog inte är mörk, eftersom energin kommer ut som ljus.
Teorin fungerar bara om mörk materia består av WIMPS,
eller något liknande, snarare än förklaringar som sterila neutriner, axioner
och en mängd andra förslag.
Så om vi hittar en mörk dvärg har vi omedelbart
minskat sökandet efter mörk materia dramatiskt.
"Det fanns några markörer, men vi föreslår
litium-7 eftersom det skulle vara en unik effekt." Beskriver Sakstein. Litium-7
smälter lätt samman i vanliga stjärnor. Följaktligen är det bara de yngsta
stjärnorna som har märkbara mängder. Det är dock bara de tyngre mörka dvärgarna
som skulle förbränna litium-7, förutsatt att de fungerar som vi förväntar oss.
Det betyder att även om de tyngre mörka dvärgarna skulle se ut som märkligt
ljusröda dvärgar, borde det finnas en lägre masspopulation som kan särskiljas
genom närvaron av litium-7.
Därför, om litium-7 upptäcktes i vad som verkar vara
stjärnor nära Vintergatans centrum, är den mest troliga förklaringen att dessa
skulle vara mörka dvärgar och att området är översvämmat av WIMPS.
Studien är publicerad i Journal of Cosmology and Astroparticle Physics och ett preprint finns tillgängligt på arXiv.
