Naukowcy sugerują, że Webb znalazł gwiazdy napędzane ciemną materią

Astronomowie patrzący na starożytne światło widziane przez Kosmiczny Teleskop Webba odkryli trzy kolce, które ich zdaniem mogły być „ciemnymi gwiazdami”, teoretycznymi obiektami napędzanymi ciemną materią.

Ciemna materia stanowi około 27% wszechświata; Jej tajemniczy partner, ciemna energia, stanowi około 68%. Możesz zrobić matematykę: zadziwiająco mało wiemy o tym, z czego zbudowany jest wszechświat i jak się zachowuje. Ostatnie cele Webba pojawiają się w tym regionie kosmicznej niepewności. Zespół został przebadany opublikowany W zeszłym tygodniu w Proceedings of the National Academy of Sciences.

Trzy cele to JADES-GS-z13-0, JADES-GS-z12-0 i JADES-GS-z11-0 i zostały zidentyfikowane jako galaktyki przez Webba w grudniu 2022 r. Cele zostały sfotografowane w ramach JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES)który wykonuje zdjęcia głębokiego pola kosmicznego, patrząc na bardzo starożytne światło, aby pomóc naukowcom zrozumieć ewolucję struktur kosmicznych, takich jak galaktyki.

Trzy obiekty pochodzą z czasów, gdy Wszechświat miał od 320 do 400 milionów lat, co czyni je bardzo młodymi (w sensie kosmologicznym). I chociaż mogą to być galaktyki zawierające miliony gwiazd, najnowszy zespół badawczy stawia hipotezę, że nie są one tworzone przez ciemne gwiazdy, których nigdy wcześniej nie widziano, które mogą mieć masę milionów razy większą od naszego Słońca i mogą być zasilane zderzeniami cząstek ciemnej materii. zamiast syntezy jądrowej.

Ciemna materia nie jest dosłownie ciemna, przynajmniej niekoniecznie. Nazywa się to ciemną materią, ponieważ jest prawie niemożliwe do wykrycia przez człowieka. My Widzisz ciemną materię w jej efektach grawitacyjnych; halo ciemnej materii ponurych galaktyk razemAstronomowie widzą starożytne światło najwyraźniej, gdy ciemna materia wygina się i skupia fotony w swoim polu grawitacyjnym.

Chociaż naukowcy nie wiedzą, z czego składa się ciemna materia, mają pewne pomysły. Jak poinformował Gizmodo na początku tego roku:

Jest kilka Wiodący kandydaci na ciemną materię (I nie jest to gra o sumie zerowej; wielu kandydatów na ciemną materię może wnosić wkład do wszechświata.) Słabo oddziałujące masywne cząstki (WIMP) to teoretyczne obiekty, które mają masę i zachowują się jak cząstki, ale prawie nie wchodzą w interakcje ze zwykłą materią — stąd nasza niezdolność do ich rozpoznania.

Innym głównym kandydatem jest axion, a Teoretyczna cząsteczka (dokładnie bozon) zwana detergentem do prania. Oś byłaby znacznie mniejsza niż WIMP i postawiono hipotezę, że zachowuje się bardziej jak fala niż cząstka, jak fotony światła.

W kwietniu grupa naukowców badała pierścienie Einsteina (odległe światło odbijane przez siłę grawitacji, tworzące pierścień światła w przestrzeni). znaleziono dowody osiowej ciemnej materii Powoduje anomalie jasności w odległych kwazarach.

Ale ponieważ kandydaci na ciemną materię nie są w konflikcie, WIMP mogą nadal istnieć, a najnowszy zespół badawczy podejrzewa, że ​​WIMP są sercem teoretycznych ciemnych gwiazd. Pomysł polega na tym, że WIMP w ciemnych jądrach gwiazd zderzają się, anihilując się nawzajem i uwalniając energię cieplną. Ciepło to jest uwalniane do gazowego wodoru, powodując, że obiekty świecą jasno.

„Odkrycie nowego typu gwiazd jest interesujące samo w sobie, ale pracuje nad tym odkrycie ciemnej materii – to byłoby ogromne” – powiedziała Katherine Freese, astrofizyk z University of Texas w Austin i współautorka badania . Uniwersytet początek. „Jeśli niektóre z tych wczesnych obiektów podobnych do galaktyk są w rzeczywistości ciemnymi gwiazdami, symulacja formowania się galaktyk lepiej zgadza się z obserwacjami”.

Ciemne gwiazdy zostały po raz pierwszy zaproponowane w 2008 rokuAle dopiero teraz Kosmiczny Teleskop Webba zapewnia wyraźne obrazy niektórych z najstarszych świateł, jakie możemy zobaczyć. Teoretyczne gwiazdy byłyby chłodne i puszyste, a jasność nawet dziesięć miliardów razy większa od Słońca, zdaniem zespołu badawczego.

Astrofizycy od czasu do czasu opisują struktury zanni w przestrzeni, aby dostarczyć matematycznie opisanych rozwiązań aspektów astrofizyki, które są całkowicie bez znaczenia w Model standardowy kosmologii. (To samo można powiedzieć o różnych kandydatach na ciemną materię, takich jak aksjony, które mają wyjaśnić problemy z modelem standardowym fizyki cząstek elementarnych).

Na początku tego roku A.J Zespół fizyków opisał soliton topologiczny, która wyglądałaby jak czarna dziura ze względu na swoje efekty grawitacyjne, ale nadal emitowałaby światło. Gwiazdy bozonowe i grawastary to przykłady innych obiektów, które zostały zaproponowane matematycznie, ale nigdy nie zostały zaobserwowane.

W ten sam sposób znane obiekty są potencjalnymi miejscami produkcji ciemnej materii. W 2021 roku zespół astrofizyków zaproponował Że aksjony mogą powstawać w jądrach gwiazd neutronowych, jednych z najgęstszych obiektów we wszechświecie. Możesz myśleć o ciemnych gwiazdach w przeciwnym kierunku: ich centra nie są fabrykami cząstek ciemnej materii, ale miejscami ich zniszczenia.

Zespół badawczy uważa, że ​​ciemne gwiazdy mogą być błędnie rozumiane jako duże galaktyki i że gwiazdy mogą zasiewać supermasywne czarne dziury, które można było zobaczyć nawet we wczesnych dniach Wszechświata – to znaczy w pierwszych kilkuset milionach lat ich istnienia.

Niektóre z tych supermasywnych czarnych dziur mogą również odgrywać rolę w tle fal grawitacyjnych, które Astrofizycy zauważyli pierwsze oznaki w zeszłym miesiącu. Gdy supermasywne czarne dziury krążą wokół siebie w skali setek milionów lat, powodują prawie niezauważalne zmarszczki w czasoprzestrzeni, które odbijają się od wszechświata.

Więcej obserwacji z Webbem pozwoli astrofizykom lepiej przyjrzeć się tym starożytnym źródłom światła; Niezależnie od tego, czy chodzi o galaktyki, czy gwiazdy zasilane ciemną materią, mamy nadzieję, że nie będziemy przebywać w ciemności zbyt długo.

Więcej: Astrofizycy odkrywają pierścienie Einsteina, które poprawiają stan aksjonowej ciemnej materii