JWST вловив проблиск можливих перших в історії "темних зірок

Перше покоління зірок у Всесвіті ще не спостерігалося. Існують дві провідні теорії для цих об'єктів, що знаменують початок космічного світанку: зорі популяції III, що горять воднем, і темні зорі, які складаються з водню і гелію, але нагріваються за рахунок темної матерії, розповідається тут.

Ідея темних зірок була вперше висунута у 2007 році. Вона полягає в тому, що першим етапом зоряної еволюції в історії Всесвіту можуть бути темні зорі (ТЗ), які живляться не від ядерного синтезу, а від нагрівання темної матерії (ТМ).

Астрофізики з Техаського університету в Остіні під керівництвом Кетрін Фріз вивчили зображення, отримані космічним телескопом Джеймса Вебба (JWST), і виявили три яскраві об'єкти, що можуть бути "темними зорями" - теоретичними об'єктами, набагато більшими та яскравішими за Сонце, що підживлюються за рахунок анігіляції частинок темної матерії. Якщо їхнє існування підтвердиться, то темні зорі можуть пролити світло на природу темної матерії - одну з найскладніших невирішених загадок фізики.

Фріз сказав: "Відкриття нового типу зірки саме по собі досить цікаве, але виявлення темної матерії, яка є джерелом енергії, було б величезною подією".

Припустимо, що буде проведено додаткові спостереження JWST за спектроскопічними характеристиками об'єктів-кандидатів, такими як провали або перевищення інтенсивності світла в певних частотних діапазонах. У цьому разі можна буде визначити, чи дійсно вони є темними зірками.

Підтвердження існування темних зірок може також допомогти розв'язати проблему, що виникла завдяки JWST: у Всесвіті надто багато великих галактик, які виникли занадто рано, щоб відповідати передбаченням стандартної моделі космології.

Фріз каже: "Більш імовірно, що щось у рамках стандартної моделі потребує доопрацювання, оскільки пропозиція чогось абсолютно нового, як це зробили ми, завжди менш імовірна. Але якщо деякі з цих об'єктів, схожих на ранні галактики, є темними зорями, то моделювання утворення галактик краще узгоджується зі спостереженнями".

Уперше три потенційні темні зірки були ідентифіковані як галактики у грудні 2022 року під час Розширеного глибокого позагалактичного огляду JWST (JADES). Їхні назви - JADES-GS-z13-0, JADES-GS-z12-0 і JADES-GS-z11-0. Команда JADES визначила, що ці об'єкти були помічені між 320 і 400 млн років після Великого вибуху за допомогою спектроскопічних досліджень, що робить їх одними з найдавніших з виявлених об'єктів.

Фріз зазначила: "Коли ми дивимося на дані "Джеймса Вебба", то бачимо для цих об'єктів дві можливості, що конкурують. Одна з них полягає в тому, що це галактики, які містять мільйони звичайних зірок III популяції. Інша - що це темні зорі. І хочете вірте, хочете ні, але одна темна зоря має достатньо світла, щоб конкурувати з цілою галактикою зірок".