Teleskop Webba zaobserwował „ciemne gwiazdy”

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

Teleskop Webba i najnowsze obserwacje

.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 autorka publikacji, prof. Katherine Freese.

Ciemna materia – czym są ciemne gwiazdy?

.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.

Analiza badawcza

.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” – mówi prof. 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” – podkreśla.

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” – wyjaśnia prof. Freese.

Idea istnienia ciemnych gwiazd wywodzi się z serii rozmów między prof. Freese 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”.

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba

.Zastępca dyrektora ds. rozwoju technologii i profesor w Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk, Piotr ORLEAŃSKI, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” podkreśla, że: „udało się ustawić wszystkie 18 luster Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Stanowią one razem zwierciadło o rozpiętości 6,5 metra. Każde z luster musi być oddzielnie wyjustowane, by móc dobrze zobrazować dane, które pozyskuje. W lipcu 2022 roku zobaczyliśmy pierwsze zachwycające zdjęcia różnego rodzaju obiektów kosmicznych. NASA opublikowało specjalną animację, na której można porównać zdjęcia tych samych obiektów pozyskane za pomocą teleskopu Hubble’a i Webba. Dopiero gdy się porównuje zdjęcia, widać, jaka jest różnica między tymi teleskopami”.

„Teleskopy Hubble’a i Webba różnią się dwoma rzeczami. Nowszy z nich jest większy, w związku z tym jest w stanie obserwować mniejsze obiekty, głównie te, które znajdują się dalej od nas. Widziane przez nas w ten sposób kosmiczne zdarzenia zachodziły w przeszłości – światło potrzebowało milionów lat, by do nas dotrzeć i byśmy mogli te zdarzenia teraz zaobserwować. Można powiedzieć, że widzimy to, co działo się np. 13,5 miliarda lat temu. W przypadku teleskopu Hubble’a było to 12 miliardów lat. Ale nawet obiekty wcześniej zaobserwowane przez teleskop Hubble’a widzimy dziś dzięki teleskopowi Webba znacznie bardziej szczegółowo. Tym, co różni te teleskopy, jest również to, że instrumenty teleskopu Hubble’a pracują w zakresie widzialnym, natomiast Webba w podczerwieni. To jest zupełnie inne spektrum fali elektromagnetycznej. Również dzięki temu można więcej zobaczyć. Jednak tym, co znacznie różni te twa teleskopy, jest ich wielkość – starszy ma dwa metry średnicy, nowszy ponad sześć” – pisze prof. Piotr ORLEAŃSKI w tekście „Kosmos coraz bliżej, także z Polakami“.

PAP/ Marek Matacz/ Wszystko co Najważniejsze/ LW