Teleskop Kosmiczny Webba mógł dostrzec gwiazdy z ciemnej materii

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba mógł zaobserwować gwiazdy zbudowane z anihilujących cząstek ciemnej materii. Według przewidywań takie gwiazdy mogłyby świecić nawet z jasnością całych galaktyk.

Gwiazdy, jakie znamy, świecą dzięki jądrowej fuzji, w której atomowe jądra, głównie wodoru łączą się z sobą, wydzielając energię – przypominają naukowcy z University of Texas w Austin (USA).

W najnowszej pracy opublikowanej na łamach „Proceedings of the National Academy of Sciences” opisali oni tymczasem trzy zauważone przez Teleskop Jamesa Webba obiekty, które mogą być tzw. ciemnymi gwiazdami.

To przewidziane teoretycznie gwiazdy zasilane cząstkami ciemnej materii ulegającymi anihilacji, czyli zamianie w energię.

Jeśli udałoby się potwierdzić ich istnienie, mogłyby to pomóc w odkryciu jednej z największych tajemnic nauki – wskazać naturę ciemnej energii.

„Zauważenie nowego typu gwiazdy samo w sobie jest dość interesujące, ale gdyby okazało się, że to ciemna materia ją napędza, byłoby to coś naprawdę niezwykłego” – powiedziała autor publikacji, prof. Katherine Freese.

Ciemna materia obejmuje ok. 25 proc. masy Wszechświata. Uważa się, że składa się ona z nieznanego rodzaju cząstek elementarnych, których specjaliści cały czas poszukują.

Według jednej z teorii może być zbudowana z masywnych, słabo oddziałujących z sobą cząstek, które, gdy się spotkają – anihilują, czyli całkowicie zamieniają się w energię.

Uwolnione promieniowanie rozgrzewałoby z kolei otaczające ciemną materię obłoki wodoru, tworząc jasno świecącą gwiazdę.

Przedstawione przez badaczy trzy obiekty powstały między 320 i 400 mln lat po Wielkim Wybuchu, co czyni je jednymi z najwcześniejszych ciał, jakie kiedykolwiek zaobserwowano.

Pierwotnie, w grudniu 2022 roku, były zaklasyfikowane jako galaktyki. Teoretycznie bowiem ciemne gwiazdy mogą osiągnąć masę kilku milionów mas Słońca i świecić nawet 10 miliardów jaśniej.

„Kiedy analizujemy dane z Teleskopu Jamesa Webba, widzimy dwie rywalizujące ze sobą możliwości odnośnie tych obiektów” – mówiła prof. Katherine Freese.

„Pierwsza jest taka, że są to galaktyki zawierające miliony zwykłych gwiazd z populacji III. Druga teoria mówi, że są to ciemne gwiazdy. Uwierzcie lub nie, jedna ciemna gwiazda ma wystarczająco dużo światła, aby konkurować z całą galaktyką” – podkreśliła.

Badacze zdają sobie sprawę, że ich teoria jest kontrowersyjna.

„Jest bardziej prawdopodobne, że coś w obrębie standardowego modelu wymaga dostrojenia, ponieważ zaproponowanie czegoś zupełnie nowego, jak my to zrobiliśmy, zawsze wiąże się z mniejszym prawdopodobieństwem trafności. Jednak, jeśli niektóre z tych obiektów, które wyglądają jak wczesne galaktyki, są faktycznie ciemnymi gwiazdami, to symulacje powstawania galaktyk lepiej zgadzają się z obserwacjami” – wyjaśniła profesor.

Idea istnienia ciemnych gwiazd wywodzi się z serii rozmów prof. Katheriny Freese oraz Douglasa Spolyara – ówczesnego doktoranta na University of California w Santa Cruz.

Duet naukowców zastanawiał się, co mogła robić ciemna materia z pierwszymi gwiazdami, które powstały we Wszechświecie. Następnie skontaktowali się oni z Paolo Gondolo – astrofizykiem z University of Utah, który dołączył do zespołu. Po kilku latach badań, naukowcy, w 2008 roku opublikowali swoją pierwszą pracę na ten temat w czasopiśmie „Physical Review Letters”.

PAP