# Кэти Фриз: «Джеймс Уэбб нашел объекты, идеально похожие на тёмные звезды»

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=PKQ0W2Yx0VE
Канал: StarTalk
Опубликовано: 16.07.2024

---

В новом выпуске программы **StarTalk** астрофизик **Нил Деграсс Тайсон** и его бессменный соведущий **Чак Найс** обсуждают одну из самых интригующих гипотез современной космологии — существование «тёмных звёзд». В качестве эксперта приглашена **Кэти Фриз (Katie Freese)**, директор Института теоретической физики имени Вайнберга при Техасском университете в Остине, которая стояла у истоков этой теории и предложила механизмы, способные перевернуть наше представление о формировании первых объектов во Вселенной.

## 🌌 Природа тёмной материи: «Морская пена на океане гравитации»
[[JUMP:00:00]]

Тёмная материя составляет около 85% всей гравитации во Вселенной [05:43]. Нил Деграсс Тайсон описывает видимые звёзды и галактики лишь как «морскую пену на поверхности гигантского океана тёмной материи», которая на самом деле управляет движением материи в космосе [28:09].

Кэти Фриз выделяет две наиболее вероятные частицы-кандидаты на роль тёмной материи:

*   **WIMPs (Вимпы):** Слабовзаимодействующие массивные частицы [10:11].
*   **Аксионы:** Легкие частицы, предсказанные для решения проблем сильного взаимодействия в физике частиц [09:42].

По словам Фриз, вимпы имеют массу, примерно в 100 раз превышающую массу протона [10:49]. Несмотря на их плотность (сквозь тело человека ежесекундно проходят миллиарды таких частиц), они практически не взаимодействуют с обычной материей [13:17]. Согласно расчётам учёной, взаимодействие вимпа с ядром атома в человеческом теле может происходить примерно раз в месяц, не нанося вреда [13:29]. 

Важным теоретическим обоснованием вимпов является суперсимметрия (SUSY): Фриз поясняет, что в этой модели у каждой известной частицы есть более тяжелый партнер. Самая легкая из этих суперсимметричных частиц стабильна и является идеальным кандидатом на роль тёмной материи [15:18].

## ☀️ Тёмные звёзды: Светила без ядерного синтеза
[[JUMP:25:29]]

Главная научная работа Кэти Фриз касается «тёмных звёзд» — гипотетических объектов, которые могли быть первыми звёздами во Вселенной [26:21]. Вопреки названию, они состоят на 99,99% из обычного водорода и гелия, но их источником энергии является не термоядерный синтез, а аннигиляция тёмной материи [25:55].

Основные характеристики тёмных звёзд по версии Фриз:

1.  **Масштаб:** Они начинаются с массы, равной солнечной, но могут вырастать до миллиона масс Солнца [32:33].
2.  **Светимость:** Могут быть в миллиард раз ярче Солнца, что делает их сопоставимыми по блеску с целыми ранними галактиками [37:46].
3.  **Структура:** Это «пухлые» и относительно холодные объекты. Их радиус может в 10 раз превышать расстояние от Земли до Солнца [32:20].
4.  **Время появления:** Около 200 миллионов лет после Большого взрыва [26:21].

## 🔭 Решение загадки сверхмассивных черных дыр через JWST
[[JUMP:31:54]]

Теория тёмных звёзд предлагает элегантное решение проблемы «невозможных» черных дыр. Астрономы давно задаются вопросом, как сверхмассивные черные дыры успели вырасти до гигантских размеров в очень ранней Вселенной. По мнению Фриз, когда у тёмной звезды заканчивается «топливо» (тёмная материя), она коллапсирует, образуя «семя» сверхмассивной черной дыры массой в миллион солнечных [33:28].

Кэти Фриз сообщает о первых результатах работы телескопа Джеймса Уэбба (JWST):

*   В 2010 году Джон Мазер (нобелевский лауреат и ведущий ученый JWST) попросил группу Фриз подготовить спектральные прогнозы для тёмных звёзд [37:20].
*   Год назад были проанализированы данные по пяти объектам из ранней Вселенной.
*   Три из них оказались «идеально точным совпадением» с предсказанным спектром тёмных звёзд [38:08].

Для окончательного подтверждения ученым необходимы более детальные спектры, чтобы убедиться в отсутствии следов тяжелых элементов (углерода или кислорода), которые не могли присутствовать в первых тёмных звёздах [40:27].

## 📻 Детекция и «Тёмный Большой взрыв»
[[JUMP:21:11]]

Обсуждая попытки обнаружить тёмную материю на Земле, Фриз упоминает эксперимент **DAMA** в Италии [23:14]. Учёные зафиксировали ежегодную модуляцию сигнала: интенсивность столкновений частиц достигает пика в июне и минимума в декабре [23:44]. Это согласуется с теорией о том, что Солнце движется сквозь «ветер» тёмной материи, а Земля то ускоряется относительно него, то замедляется [24:37]. Однако Фриз отмечает, что научное сообщество скептически относится к этим данным, так как коллаборация DAMA не предоставляет доступ к первичным сведениям для независимой проверки [23:56].

Также Фриз и её коллеги предложили концепцию «Тёмного Большого взрыва» [40:40]. Согласно этой гипотезе, обычная материя могла появиться в результате инфляции сразу, а тёмная материя возникла в результате отдельного события спустя некоторое время (вплоть до одного месяца после начала существования Вселенной) [41:51]. В рамках этой экзотической модели обсуждаются такие частицы, как:

*   **DarkZilla (Тёмзилла):** Сверхмассивные частицы [42:25].
*   **Каннибальская тёмная материя:** Частицы, которые «поедают» друг друга (при взаимодействии четырех частиц остаются две с большей энергией) [43:08].

## 🧪 Научное сопротивление и признание
[[JUMP:45:37]]

Кэти Фриз поделилась личной историей о том, как трудно внедрять радикальные идеи. Когда в 2007 году она впервые представила теорию тёмных звёзд, некоторые коллеги-мужчины открыто называли её «сумасбродкой» (crackpot) [47:02]. Однако научный метод в итоге победил: те же самые критики позже начали писать научные работы, основываясь на её модели [47:08].

Сегодня Кэти Фриз с оптимизмом смотрит на будущее своих исследований, отмечая, что если её теория окажется верной, это не просто объяснит происхождение черных дыр, но и даст нам в руки ключ к пониманию основной составляющей массы Вселенной [49:07].