Pierwsze gwiazdy mogły być supermasywnymi „ciemnymi gwiazdami” napędzanymi anihilacją ciemnej materii, a nowo odkryte obiekty z JWST mogą być ich pierwszymi śladami.
Czym są supermasywne ciemne gwiazdy?
Supermasywne ciemne gwiazdy to hipotetyczne, ogromne i jasne obiekty powstałe z wodoru oraz helu, które byłyby utrzymywane przed zapadnięciem grawitacyjnym dzięki niewielkiej ilości ciemnej materii, anihilującej i ogrzewającej ich wnętrze. Teoretycy sugerują, że takie gwiazdy mogły osiągać masę milionów Słońc, przewyższając wielkością i jasnością jakiekolwiek znane dzisiaj gwiazdy.
Przełom dzięki JWST
Międzynarodowy zespół kierowany przez Cosmina Ilie z Uniwersytetu Colgate zidentyfikował cztery bardzo odległe obiekty (JADES-GS-z14-0, JADES-GS-z14-1, JADES-GS-13-0 oraz JADES-GS-z11-0), których widma i morfologia są zgodne z przewidywaniami dla supermasywnych ciemnych gwiazd. Jeden z tych obiektów, JADES-GS-z14-0, wykazuje nawet potencjalny dymiący pistolet — unikalną cechę absorpcyjną przy długości 1640 angstremów, powstającą w atmosferze zawierającej zjonizowany hel. To pierwsza taka wskazówka w danych z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST).
Co oznacza to odkrycie?
Jeśli te kandydatury się potwierdzą, ciemne gwiazdy mogą pomóc rozwiązać dwie zagadki kosmologii: skąd wzięły się bardzo jasne, a jednocześnie kompaktowe galaktyki zaobserwowane przez JWST oraz jak powstały supermasywne czarne dziury zasilające najodleglejsze kwazary. W niektórych przypadkach, obserwacje sugerują, że ciemna gwiazda mogła znajdować się w otoczeniu bogatszym w pierwiastki ciężkie, co z kolei sugeruje złożone scenariusze formowania się tych obiektów (np. zlewanie halo ciemnej materii z galaktyką).
Nowy kierunek badań
Ciemna materia pozostaje jednym z największych wyzwań dzisiejszej fizyki — odpowiada za 25% masy-energii Wszechświata, ale dotąd była niewykrywalna w bezpośrednich eksperymentach. Jeśli istnienie supermasywnych ciemnych gwiazd by się potwierdziło, ich obserwacje stałyby się nowym narzędziem do badania właściwości cząstek ciemnej materii i procesów, które kształtowały pierwsze struktury we Wszechświecie. To może otworzyć zupełnie nową gałąź astronomii: gwiazdoznawstwo ciemnej materii.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- Potential Smoking Gun Signature of Supermassive Dark Stars Found in JWST Data
- Spectroscopic Supermassive Dark Star candidates
Źródło: Colgate University
Na ilustracji: To zdjęcie wykonane przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba uwydatnia obszar badany przez JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES). Obszar ten znajduje się w obrębie i wokół pola Ultra Głębokiego Pola Kosmicznego Teleskopu Hubble'a. Źródło: Zdjęcie dzięki uprzejmości NASA
