ماده تاریک ممکن است درون ستاره‌های ناکام مخفی شده باشد

کوتوله‌های قهوه‌ای با سوخت ماده تاریک ممکن است در مرکز کهکشان‌ها مخفی شده باشند. اگر ستاره‌شناس‌ها بتوانند این ستاره‌ها را رصد کنند، می‌توانند به چگونگی برهم‌کنش ماده‌ی تاریک با ماده معمولی پی ببرند.

کوتوله‌های قهوه‌ای، توپ‌های عظیم گازی با جرمی بین ۱۳ تا ۷۲ برابر سیاره مشتری هستند، اما از ستاره‌ها کوچک‌ترند و مواد کافی را برای همجوشی هیدروژنی در هسته‌ی خود ندارند. آستانه‌ای که یک جرم می‌تواند همجوشی هیدروژنی را شروع کند و به ستاره تبدیل شود، حد گداخت هیدروژنی نامیده می‌شود و درحدود ۰٫۰۷۵ برابر جرم خورشید است.

جونا کرون از دانشگاه دورهام بریتانیا و همکارانش اکنون دریافته‌اند که اگر کوتوله‌های قهوه‌ای میزبان ماده تاریک باشند و با نابودکردن آن، انرژی آزاد کنند، حد گداخت هیدروژنی می‌تواند بالاتر باشد. براساس محاسبات کرون و گروهش، این انرژی اضافی می‌تواند باعث انبساط کوتوله‌ی قهوه‌ای شود و اندکی آن را سرد کند؛ بنابراین به یک کوتوله قهوه‌ای بزرگ‌تر نیاز داریم تا به دماهایی برسد که برای شروع گداخت هیدروژنی لازم است.

پژوهشگرها برای محاسبه ویژگی‌های کوتوله‌های قهوه‌ای میزبان ماده تاریک که کوتوله‌های تاریک هم نامیده می‌شوند، به معادله‌ای دست یافتند که فشار داخلی کوتوله تاریک را به میزان انرژی آن مرتبط می‌سازد. براساس این معادله می‌توان ویژگی‌های کلیدی این اجرام مثل اندازه و دما و تغییراتشان را به مرور زمان محاسبه و آن‌ها را با کوتوله‌های قهوه‌ای معمولی مقایسه کرد که انرژی اضافی ماده تاریک را ندارند.

برخلاف کوتوله‌های معمولی که به مرور زمان سرد می‌شوند و به اندازه‌ی کافی درخشان نیستند، کوتوله‌های تاریک می‌توانند برای مدت نسبتا طولانی درخشش خود را حفظ کنند. همچنین ممکن است این اجرام از طریق افزایش سطح لیتیم قابل شناسایی باشند؛ زیرا از آنجایی که کوتوله‌های تاریک اندکی سردتر از کوتوله‌های قهوه‌ای هستند، نمی‌توانند به اندازه‌ی همتایان فاقد ماده تاریک خود، لیتیم بسوزانند. اگر ستاره‌شناس‌ها جمعیتی از کوتوله‌های قهوه‌ای را رصد کنند که دارای این ویژگی‌ها باشند، تحلیل‌های آماری می‌توانند نشان دهند این اجرام با ماده تاریک تقویت می‌شوند یا خیر.

توجه به آثار عینی برای رصد کوتوله‌های تاریک هیجان‌انگیز است. ابزارهای جدیدی مثل تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا و تلسکوپ آینده‌ی نانسی گریس رومن می‌توانند آثار افزایش لیتیم را کشف کنند. به‌گفته‌ی کرون، دقیقا مشخص نیست کجا می‌توان چنین کوتوله‌های قهوه‌ای را کشف کرد؛ اما این اجرام به غلظت نسبتاً بالایی از ماده تاریک نیاز دارند که به نظر می‌رسد این ویژگی را تنها بتوان در نزدیکی مرکز کهکشان پیدا کرد.

اگر کوتوله‌های تاریک را شناسایی کنیم، آن‌گاه می‌توانیم بگوییم ماده تاریک تا چه مقدار با ماده معمولی برهم‌کنش دارد. با این‌حال حتی در آن صورت نمی‌توان چیزی درباره‌ی جرم ذرات ماده‌ی تاریک فهمید؛ زیرا این ماده در معادلات مورد استفاده‌ی پژوهشگرها بی‌تاثیر است.