Wenn dunkle Materie ein Teilchen ist, sollte sie in rote Riesensterne eindringen und ihr Verhalten ändern
Dunkle Materie macht den größten Teil der Materie im Universum aus, aber wir können sie nicht sehen. Zumindest nicht direkt. Was auch immer die Dunkle Materie ist, sie muss durch die Schwerkraft mit allem anderen im Universum interagieren, und Astronomen haben herausgefunden, dass, wenn sich zu viel Dunkle Materie im Inneren von Roten Riesensternen ansammelt, dies ihre Lebensdauer möglicherweise halbieren kann.
Wenn Sterne wie unsere Sonne sich dem Ende ihres Lebens nähern, hören sie auf, Wasserstoff in ihren Kernen zu verschmelzen. Stattdessen findet die Fusion in einer Hülle statt, die einen dichten Kern aus inertem Helium umgibt – der Überbleibsel dieser Kernreaktion. Im Laufe von Hunderten von Millionen Jahren zieht sich dieser Kern zusammen (schließlich ist nichts drin, um Energie zu erzeugen, um ihn aufzublasen), und heizt ihn auf.
Gleichzeitig schwillt der Rest des Sterns aufgrund der erhöhten Kerntemperatur an und ballt sich zu lächerlichen Ausmaßen auf roter Riesenstern .
Astronomen können die Lebensdauer von Roten Riesensternen abschätzen, indem sie die komplexe Physik des Kerns , um zu verfolgen, wie lange sich das Helium weiter erhitzen kann, bis es die kritische Schwelle erreicht, die für seine eigene Kernfusion erforderlich ist, was die letzten Endstadien des Sterns auslöst.
Es ist eine ziemlich einfache astrophysikalische Berechnung.
Das heißt, es ist ziemlich einfach, es sei denn, etwas blockiert die Arbeit.
Ein dunkles Herz
Völlig unabhängig von Roten Riesen rätseln Astronomen derzeit über die Natur der Dunklen Materie, einer Substanz, die etwa 80 % der gesamten Materie im Universum ausmacht, aber völlig unsichtbar ist. Wir wissen nicht genau, was Dunkle Materie ist, aber wir sind ziemlich sicher, dass es sich um eine Art Teilchen handelt, das dem Standardmodell der Teilchenphysik noch völlig unbekannt ist.
Woraus auch immer die Dunkle Materie besteht, sie muss durch die Schwerkraft mit normaler Materie wechselwirken, denn so konnten wir sie bisher nachweisen. Darüber hinaus ist es möglich, dass Dunkle Materie Klumpen oder Regionen hoher Dichte in normalen Materieobjekten wie Sternen und Planeten bildet.
Astronomen haben bereits die Folgen der Ansammlung dunkler Materie in den Herzen normaler Sterne untersucht, aber neue Forschungen haben ergeben, was mit Roten Riesensternen gegen Ende ihres Lebens passiert.
Kurzfassung: Es ist nicht schön.
Laut einem kürzlich erschienenen Papier Erscheinen im Preprint-Journal arXiv , Wenn sich zu viel Dunkle Materie in einem Riesenstern befindet, zieht sich der Heliumkern stärker als normalerweise zusammen. Diese erhöhte Dichte erhöht die Temperaturen, was wiederum die Leuchtkraft erhöht, was die zukünftige Entwicklung des Sterns viel kürzer macht.
Die Auswirkungen sind dramatisch. Wenn Dunkle Materie nur 10 % der Masse des Roten Riesen ausmacht, steigen die Temperaturen um 10 %, die Leuchtkraft verdoppelt sich und die Lebensdauer des Roten Riesen halbiert sich.
Wir wissen nicht, wie viel dunkle Materie – wenn überhaupt – in Roten Riesen steckt, aber zukünftige Studien dieser Population sterbender Sterne könnten Hinweise auf eine der rätselhaftesten Substanzen im Universum liefern.
