Naukowcy znaleźli możliwe dowody na istnienie ciemnych gwiazd dzięki danym z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. W badaniu opublikowanym w Proceedings of the National Academy of Sciences, Cosmin Ilie, Jillian Pauline i Katherine Freese przeanalizowali trzy galaktyki dostrzeżone przez JWST i ich związek z ciemnymi gwiazdami.
W 2007 roku to samo trio badawcze zaproponowało ideę ciemnej gwiazdy. Zgodnie z tą ideą źródłem energii dla ciemnych gwiazd nie jest fuzja jądrowa, ale ciemna materia. Od tego czasu zespół kontynuje badanie koncepcji takiej gwiazdy, budując modele tego, jak mogą wyglądać i opracowując listę cech, które taka gwiazda może mieć. Teraz znaleźli trzy kandydatki w danych Webba, które pasują do tego opisu.
Zespół sugeruje, że ciemne gwiazdy mogły narodzić się we wczesnych dniach Wszechświata. Podobnie jak inne gwiazdy, byłyby zbudowane głównie z helu i wodoru, ale zawierałyby również wystarczającą ilość ciemnej materii, aby zapewnić sobie źródło ciepła. Takie gwiazdy nie byłyby zatem zasilane przez syntezę jądrową. Gdyby takie gwiazdy istniały, byłyby znacznie większe niż inne obserwowane typy gwiazd, a z teleskopów naziemnych mogłyby wyglądać jak galaktyki.
Badane kandydatki na ciemne gwiazdy, JADES-GS-z11, z12 i z13-0, mają wyraźne cechy ciemnych gwiazd, które zarazem stoją w sprzeczności ze znanymi właściwościami galaktyk, co potwierdza opisaną powyżej teorię.
Na ilustracji: (Górny rząd: panele A – C) Optymalne obszary dopasowania w przestrzeni parametrów z (przesunięcie ku czerwieni) vs μ (powiększenie) dla pasowań SMDS do JADES-GS-z11-0, JADES-GS-z12-0 i JADES-GS-z13-0 data fotometryczna. Mapa termiczna jest kodowana kolorami zgodnie z wartością χ2 i jest odcinana (szara) przy wartości krytycznej odpowiadającej 95% CL. Oprócz oznaczenia obiektu, tytuł w każdym panelu zawiera opis masy i mechanizmu powstawania rozważanego modelu SMDS. (Dolny rząd: panele D – F) Dla każdego przypadku wykreślamy nasze najlepiej dopasowane SED do danych fotometrycznych w każdym paśmie. Tytuły zawierają wartości odpowiednich parametrów i χ2. Każde pasmo jest reprezentowane wizualnie przez krzywe przepustowości, oznaczone kolorami i wykreślone na dole wykresów SED. Źródło: Proceedings of the National Academy of Sciences (2023). DOI: 10.1073/pnas.2305762120
Inna część teorii zespołu, który badał sugeruje, że w miarę starzenia się ciemnych gwiazd ostatecznie zapadają się one w supermasywne czarne dziury, co wyjaśnia, dlaczego we Wszechświecie jest tak wiele czarnych dziur. Zesoł wyjaśnia również, dlaczego wcześniej nie obserwowano ciemnych gwiazd – astronomom brakowało narzędzi niezbędnych do spojrzenia wystarczająco daleko w przeszłość. Stało się to możliwe dopiero dzięki JWST.
Więcej informacji:
- Publikacja Cosmin Ilie i in., Supermassive Dark Star candidates seen by JWST, Proceedings of the National Academy of Sciences (2023). DOI: 10.1073/pnas.2305762120
Opracowanie: Joanna Molenda-Żakowicz
Źródło ilustracji: PxHere
