جیمز وب اولین سرنخ‌ها از ستاره‌های تاریک احتمالی در جهان اولیه را شناسایی کرد

تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) برای اولین بار سه جرم درخشان که می‌توانند “ستاره‌های تاریک” (اجرام فرضی که با از بین بردن ذرات “ماده تاریک” انرژی می‌گیرند) باشند را شناسایی کرده است. این ستارگان تاریک بسیار پرجرم، ممکن است بزرگتر و حتی “درخشان‌تر” از خورشید باشند.

کاترین فریز، اخترفیزیکدان دانشگاه تگزاس آستین، در یک رویداد رسمی گفت:

کشف نوع جدیدی از ستاره به‌خودی‌خود بسیار جالب است، اما کشف ماده تاریکِ آن که به این ستاره نیرو می‌دهد بسیار جالب‌تر و هیجان‌انگیز است.

ماده تاریک گریزان حدود 25 درصد از کیهان را تشکیل می دهد، اما تشخیص آن بسیار دشوار است زیرا نور را جذب، بازتاب یا ساطع نمی‌کند. اگر اخترشناسان بتوانند وجود این ستارگان را ثابت کنند، ممکن است بینش‌های جدیدی در مورد ماهیت گیج‌کننده ماده تاریک آشکار شود.

مشاهدات تلسکوپ فضایی جیمز وب

در دسامبر 2022، وب سه نامزد احتمالی ستاره تاریک را مشاهده کرد:

• JADES-GS-z13-0
• JADES-GS-z12-0
• JADES-GS-z11-0.

طبق گزارشات رسمی، این اجرام برای اولین بار به عنوان کهکشان‌ها در داده‌های تجزیه و تحلیل‌شده توسط تیم JWST’s Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) شناسایی شدند.

بررسی طیف‌سنجی وب نشان داد که این اجرام بین 320 تا 400 میلیون سال پس از بیگ بنگ تشکیل شده‌اند که آنها را به اولین نوع از این اجرام تبدیل می‌کند که تا‌به‌حال دیده شده است.

فریز ادامه داد:

وقتی به داده‌های جیمز وب نگاه می‌کنیم، دو احتمال قوی برای این اشیا وجود دارد. یکی این که آنها کهکشانی حاوی میلیون‌ها ستاره معمولی، یعنی جمعیت ستاره‌ای III یا همان population-III هستند. احتمال دوم دیگر نیز این است که آنها ستاره‌های تاریک هستند و باور کنید یا نه، یک ستاره تاریک دارای نور کافی برای رقابت با “کهکشانی از ستاره” است.

حدس زده می شود که این ستارگان از نظر اندازه بسیار پرجرم هستند و می‌توانند تا چندین میلیون برابر جرم خورشید ما رشد کنند و تا ده میلیارد بار بیشتر از خورشید ما بدرخشند.

ذره بنیادی مرموز پشت آن

دانشمندان بر این باورند که ستاره‌های تاریک می‌توانند از نوع جدیدی از ذرات بنیادی به نام ذرات پرجرم با تعامل ضعیف تشکیل شوند.

بر اساس این مطالعه، این ذرات کشف‌شده زمانی که به یکدیگر برخورد می‌کنند “خود را از بین می‌برند”. در این فرآیند، ذرات گرما را به ابرهای هیدروژنی در حال فروپاشی آزاد کرده و آنها را به ستاره‌های سیاه تیره روشن تبدیل می‌کنند.

اگر وجود این ستاره‌های تاریک مرموز ثابت شود، ممکن است بینشی در مورد شیوع کهکشان‌های عظیم در کیهان اولیه فراهم کند. پیش از این، جیمز وب کهکشان‌های بزرگ متعددی را در کیهان اولیه مشاهده کرده بود، اما اینکه چگونه آن‌ها مواد ستاره‌ای زیادی را جمع‌آوری کرده‌اند تا به این اندازه عظیم شوند، همچنان یک راز باقی مانده است. علاوه بر این، وجود کهکشان‌های بیش از حد بزرگ، انتظارات مدل استاندارد کیهان‌شناسی را برآورده نمی‌کند.

فریز همچنین گفت:

به احتمال زیاد چیزی در مدل استاندارد کیهان‌شناسی نیاز به تنظیم دارد، زیرا پیشنهاد چیزی کاملاً جدید، همانطور که ما انجام دادیم، همیشه کمتر محتمل است. اما اگر برخی از این اجرام که شبیه کهکشان‌های اولیه هستند، در واقع ستاره‌های تاریک باشند، شبیه‌سازی شکل‌گیری کهکشان‌ها با مشاهدات بهتر مطابقت دارد.

این مطالعه در Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده است.

منبع:‌ Interestingengineering