Drei Objekte, die in der Dunkelheit der kosmischen Morgendämmerung lauern, könnten durch Kollisionen zwischen Partikeln angetrieben werden, die nicht aus normalem Sternmaterial, sondern aus dem rätselhaften Material, das als Dunkle Materie bekannt ist, bestehen.
Anhand von Daten des James Webb-Weltraumteleskops hat ein Team theoretischer Astrophysiker festgestellt, dass drei Galaxien – mit den Namen JADES-GS-z13-0, JADES-GS-z12-0 und JADES-GS-z11-0 – damit übereinstimmen Das könnten wir erwarten, wenn wir kolossale Einzelsterne betrachten würden, die durch die Erwärmung dunkler Materie und nicht durch Kernfusion angetrieben werden.
Laut Cosmin Ilie und Jillian Paulin von der Colgate University und Katherine Freese von der University of Texas, Austin, könnte dieses Modell uns helfen, die Natur der Dunklen Materie zu verstehen und zu erklären, woher die Fülle an supermassiven Schwarzen Löchern im Universum kommt.
Es gibt viele Lücken in unserem Wissen über das Universum, und dunkle Sterne könnten einige davon schließen.
Erstens gibt es dunkle Materie. Wir wissen nicht, was dunkle Materie ist, aber wir wissen, dass es viel mehr als die normale Materie gibt, die so ziemlich alles ausmacht, was wir sehen können, von Galaxien und Schwarzen Löchern bis hin zu Ameisen und Keksen. Wir wissen das, weil wir seine Gravitationseffekte sehen – als gäbe es da draußen nur Massen von, nun ja, Masse, die wir auf andere Weise nicht sehen oder erkennen können.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass wir nie die ersten Sterne gesehen haben, die im Universum brannten. Wir haben Beweise dafür gesehen, aber nicht die Sterne selbst.
Und dann gibt es noch supermassereiche Schwarze Löcher, um die Galaxien kreisen. Wir wissen nicht, wie diese Objekte – millionen- bis milliardenfach so groß wie die Masse der Sonne – so groß werden.
Schließlich hat das JWST seit seiner Inbetriebnahme im Juli 2022 eine große Anzahl massereicher Galaxien im frühen Universum identifiziert. Wie diese Galaxien in so kurzer Zeit seit dem Urknall so groß wurden, ist ein Rätsel.
Dunkle Sterne bieten eine nette Lösung. Wir wissen, was normale Sterne sind: riesige Kugeln aus Wasserstoff und Helium, meist mit extrem heißen, unter Druck stehenden Kernen, in denen Atome bei der Kernfusion zusammenprallen, die Wärme und Licht erzeugt.
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Laut Ilie und seinen Kollegen würden Sterne aus dunkler Materie stattdessen durch Vernichtung dunkler Materie angetrieben. Eine Theorie der Dunklen Materie besagt, dass sie sich selbst vernichtet; Wenn zwei Teilchen der Dunklen Materie kollidieren, vernichten sie sich gegenseitig, zerstören sich gegenseitig und erzeugen einen Hitze- und Lichtstoß.
Nach diesem Modell hätte es im frühen Universum viel mehr Dunkle Materie gegeben. Es hätte Klumpen im Massenbereich von einer Million Sonnen erzeugen können, die sich in einem Hitzeofen auflösten, der mit einer Helligkeit von einer Milliarde Sonnen und einer Helligkeit von einer Milliarde Sonnen strahlt.
JADES-GS-z13-0, JADES-GS-z12-0 und JADES-GS-z11-0, die in den ersten paar hundert Millionen Jahren nach dem Urknall beobachtet wurden, entsprechen den erwarteten Eigenschaften solcher Objekte.
Mit der Zeit würden solche Sterne zu supermassereichen Schwarzen Löchern zusammenfallen, was erklären würde, warum wir sie nicht mehr sehen – und warum wir so viele supermassereiche Schwarze Löcher sehen.
Und sie würden auch erklären, warum es die erste Generation von Sternen nicht gibt, obwohl es selbst hier in unserer Galaxie Sterne gibt, die fast so alt sind wie das Universum selbst. Wenn es dunkle Sterne gab, dann Sterne der ersten Generation Sind immer noch da; sie sehen einfach ganz anders aus.
Es ist sehr theoretisch und noch nicht verifiziert; das würde viel detailliertere Beobachtungen erfordern. Den Berechnungen des Teams zufolge hätten dunkle Sterne und frühe Galaxien unterschiedliche Heliumsignaturen, und wir könnten sie anhand dieser Signaturen unterscheiden. JWST ist jedoch derzeit das leistungsstärkste jemals gebaute Weltraumteleskop. Der Erhalt dieser Informationen muss möglicherweise auf zukünftige Teleskope warten.
Die Forschung wurde im veröffentlicht Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften.