Tajomná „tmavá hviezda“ zložená z temnej hmoty objavená v dátach Webbovho teleskopu (možno)

James Webb Space Telescope zaznamenal tmavú hviezdu poháňanú temnou hmotou. Astrofyzici teraz čakajú na potvrdenie od iných ďalekohľadov. Ak sa to potvrdí, bolo by to veľmi zaujímavé, pretože som si bola celkom istá, že tmavé hviezdy neexistujú. Čo je to vlastne tmavá hviezda a čo to znamená, ak ju skutočne našli? Poďme sa na to pozrieť.

Ako fungujú bežné hviezdy?

Naše Slnko má približne 4,6 miliardy rokov. Vytvára žiarenie a teplo jadrovou fúziou ľahkých prvkov, ako je vodík a hélium. Všetky dnešné hviezdy fungujú podobným spôsobom. Ale vo vesmíre v skorých obdobiach mohli hviezdy fungovať úplne inak. Mohli byť poháňané temnou hmotou.

Čo je to vlastne temná hmota?

Temná hmota je záhadný typ hmoty, ktorý nevieme vidieť, ale astrofyzici si myslia, že tvorí 80 % všetkej hmoty vo vesmíre. Stále sa snažíme zistiť, či skutočne existuje. A objavenie tmavých hviezd by mohlo byť kľúčom k jej odhaleniu.

Tmavé hviezdy: Ako fungujú?

V roku 2007 Katy Freeze a jej kolegovia ukázali, že temná hmota môže osvietiť plyn tak, aby hviezdy žiarili. Nestane sa to jadrovou fúziou, ale tým, že častice temnej hmoty do seba narážajú a anihilujú v záblesku svetla. To vytvára energiu, ktorá ohreje normálnu hmotu a tá potom vyžaruje ďalšie žiarenie. Takto sa začne hviezda žiarivo svietiť.

Názov „tmavá hviezda“ je trochu zavádzajúci. Nie sú tmavé! Sú skutočne veľmi jasné, ale poháňané temnou hmotou. Tmavé hviezdy však nesvietia príliš dlho, pretože rýchlo spotrebujú svoje palivo z temnej hmoty. Potom sa zhromaždia a normálna hmota sa začne formovať hviezdy, ako ich poznáme dnes.

Hľadanie tmavých hviezd: Kde ich nájdeme?

Tieto tmavé hviezdy sú veľmi odlišné od bežných hviezd, pretože vznikajú z veľkých a nadýchaných oblakov temnej hmoty, ktoré priťahujú normálnu hmotu. To znamená, že sú obrovské a veľmi roztrúsené. Ich priemery sú typicky 10-násobne väčšie ako vzdialenosť medzi Zemou a Slnkom a môžu mať hmotnosť viac ako miliónkrát vyššiu ako Slnko.

Webbov teleskop: Nová nádej?

Tmavé hviezdy, ak existujú, sú extrémne jasné. V porovnaní s inými skorými hviezdami, ktoré majú teplotu povrchu až 50 000 Kelvinov, tmavé hviezdy majú len okolo 10 000 Kelvinov.

V novej štúdii skupina astrofyzikov, vrátane Katy Freeze, uvádza, že našla štyri objekty v dátach Webba, ktoré sa celkom podobajú na supermasívne tmavé hviezdy s hmotnosťou okolo milióna násobkov hmotnosti Slnka. Podľa nich to nemôžu byť bežné hviezdy, pretože by tak rýchlo nerástli a nerozsvietili sa.

Zaujímavý signál: Izotop hélia

Jeden z týchto kandidátov je špeciálny, pretože má absorpčnú spektrálnu čiaru, ktorá zodpovedá určitému izotopu hélia. To je presne to, čo očakávajú pre veľkú a nadýchanú tmavú hviezdu.

Toto je veľmi vzrušujúce, ak je to pravda, ale pomer signálu k šumu v súčasnosti dosahuje len 2,4. To nie je príliš veľa. Teraz čakajú na potvrdenie od iných experimentov. Napríklad teleskop Alma v Čile sa môže pozrieť na spektrálne čiary zblízka. Mohlo by to pomôcť vylúčiť možnosť, že ide o nejaké hmloviny a satelit Chandra by sa mohol pozrieť na ne v röntgenovom rozsahu.

Prečo som skeptická?

Ak by mali astrofyzici pravdu, tento nález by bol silnou podporou pre určitý typ temnej hmoty, ktorá interaguje len slabými silami a musí byť schopná sa anihilovať. Tieto slabo interagujúce masívne častice (WIMPs) boli po celé desaťročia najpopulárnejším kandidátom na temnú hmotu. V posledných rokoch však prišli do neľúbosti, pretože častice neboli nájdené v Large Hadron Collider.

Zhrnutie a hodnotenie

Napriek mojim obavám o temnú hmotu vo všeobecnosti alebo WIMPs konkrétne by tmavé hviezdy boli veľmi užitočné na určenie vlastností častíc temnej hmoty a mohli by tak posunúť túto oblasť vpred. Preto je to dobrá štúdia. Vzhľadom na nízky pomer signálu k šumu však dávam tejto práci hodnotenie 7 bodov. Jemne upravujem svoj monometer smerom k temnej hmote, ale s pomerom signálu k šumu 2,4 si nie som istá.

Kľúčové poznatky:

• James Webb Space Telescope potenciálne objavil tmavé hviezdy poháňané temnou hmotou.
• Tmavé hviezdy sú veľmi jasné a obrovské, ale chladnejšie ako bežné hviezdy.
• Objavenie tmavých hviezd by mohlo poskytnúť silný dôkaz pre existenciu WIMP častíc temnej hmoty.
• Výskum je stále v ranom štádiu a vyžaduje si potvrdenie od ďalších pozorovaní.

Odporúčania:

Je dôležité sledovať ďalší vývoj tohto výskumu, pretože by mohol zmeniť naše chápanie vesmíru a temnej hmoty. Sledujte ďalšie správy o Webbovom teleskópe a nových objavoch v astrofyzike!

Zdroje:

• ScienceWTF with Sabrina Hossenfelder Substack: https://sciencewt.substack.com/

Približne 154 gCO₂ bolo uvoľnených do atmosféry a na chladenie sa spotrebovalo 0.77 l vody za účelom vygenerovania tohoto článku.