يقترح العلماء أن ويب وجد نجومًا مدعومة بالمادة المظلمة

وجد علماء الفلك الذين كانوا ينظرون إلى الضوء القديم الذي رآه تلسكوب الفضاء ويب ثلاث وخزات يعتقد أنها يمكن أن تكون “نجوم مظلمة” ، وهي أجسام نظرية مدعومة بالمادة المظلمة.

تشكل المادة المظلمة حوالي 27٪ من الكون؛ شريكها في الغموض ، الطاقة المظلمة ، يشكل حوالي 68٪. يمكنك إجراء العمليات الحسابية: نحن نعرف القليل بشكل مذهل عما يتكون منه الكون وكيف يتصرف. تظهر أهداف ويب الأخيرة في تلك المنطقة من عدم اليقين الكوني. كان بحث الفريق نشرت الأسبوع الماضي في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.

الأهداف الثلاثة هي JADES-GS-z13-0 و JADES-GS-z12-0 و JADES-GS-z11-0 وتم تحديدها على أنها مجرات بواسطة Webb في ديسمبر 2022. تم تصوير الأهداف كجزء من المسح المتقدم العميق خارج المجرة JWST (JADES)، التي تلتقط صورًا للمجال العميق للفضاء ، وتبحث في ضوء قديم للغاية لمساعدة العلماء على فهم تطور الهياكل الكونية مثل المجرات.

يعود تاريخ الأشياء الثلاثة إلى وقت كان عمر الكون بين 320 و 400 مليون سنة ، مما يجعلها صغيرة جدًا (بالمعنى الكوني). وبينما يمكن أن تكون مجرات تحتوي على ملايين النجوم ، يفترض فريق البحث الأخير أنها لم تُرَ من قبل من قبل نجوم مظلمة ، والتي يمكن أن تكون كتلة شمسنا بملايين المرات ، ويمكن أن تكون مدعومة من اصطدامات جسيمات المادة المظلمة. بدلا من الاندماج النووي.

المادة المظلمة ليست مظلمة بالمعنى الحرفي للكلمة ، على الأقل ليس بالضرورة. يطلق عليها اسم المادة المظلمة لأنه يكاد يكون من المستحيل على البشر اكتشافها. نحن ترى المادة المظلمة في تأثيرات جاذبيتها؛ هالات من المادة المظلمة المجرات الكئيبة معا، ويرى علماء الفلك الضوء القديم بشكل أكثر وضوحًا عندما تنحني المادة المظلمة وتركز الفوتونات عبر مجال جاذبيتها.

بينما لا يعرف العلماء ما الذي يتكون منه المادة المظلمة ، إلا أن لديهم بعض الأفكار. كما ذكرت Gizmodo في وقت سابق من هذا العام:

هناك زوجان المرشحين الرائدين للمادة المظلمة (وهي ليست لعبة محصلتها صفر ؛ يمكن أن يساهم العديد من المرشحين في المادة المظلمة في الكون). الجسيمات الضخمة ضعيفة التفاعل (WIMPs) هي أشياء نظرية لها كتلة وتتصرف مثل الجسيمات ولكنها بالكاد تتفاعل مع المادة العادية – ومن هنا عدم قدرتنا على التعرف عليها.

المرشح الرئيسي الآخر هو الأكسيون ، أ جسيم نظري (بوزون ، على وجه التحديد) يسمى بمنظف الغسيل. سيكون المحور أصغر بكثير من WIMP وقد تم افتراض أنه يتصرف كموجة أكثر من كونه جسيمًا ، مثل فوتونات الضوء.

في أبريل ، قامت مجموعة من العلماء بدراسة حلقات آينشتاين (ضوء بعيد معكس بقوة الجاذبية ، مكونًا حلقة من الضوء في الفضاء) وجدت دليلًا على أن المادة المظلمة المحورية ينتج شذوذًا في السطوع في الكوازارات البعيدة.

ولكن نظرًا لأن المادة المظلمة المرشحة ليست متعارضة ، فلا يزال من الممكن وجود WIMPs جيدًا ، ويشتبه فريق البحث الأخير في أن WIMPs هي في قلب النجوم المظلمة النظرية. الفكرة هي أن WIMPs في قلب النجوم المظلمة تصطدم ، وتفني بعضها البعض وتطلق طاقة حرارية. يتم إطلاق هذه الحرارة في غاز الهيدروجين ، مما يجعل الأجسام تتألق بشكل لامع.

قالت كاثرين فريز ، عالمة الفيزياء الفلكية بجامعة تكساس في أوستن والمؤلفة المشاركة في الدراسة ، “اكتشاف نوع جديد من النجوم مثير للاهتمام بحد ذاته ، ولكن اكتشاف المادة المظلمة هي التي تعمل على هذا – سيكون ذلك ضخمًا”. جامعة يطلق. “إذا كانت بعض هذه الأجسام التي تشبه المجرات المبكرة هي في الواقع نجوم مظلمة ، فإن محاكاة تكوين المجرات تتفق بشكل أفضل مع الملاحظات.”

تم اقتراح النجوم المظلمة لأول مرة في عام 2008، ولكن الآن فقط يقدم تلسكوب ويب الفضائي مناظر واضحة لبعض من أقدم الضوء الذي يمكننا رؤيته. ستكون النجوم النظرية باردة ومنتفخة وتصل سطوعها إلى عشرة مليارات ضعف لمعان الشمس ، وفقًا لفريق البحث.

يصف علماء الفيزياء الفلكية هياكل زاني في الفضاء من وقت لآخر ، لتقديم حلول موصوفة رياضيًا لجوانب الفيزياء الفلكية التي لا معنى لها تمامًا في ظل النموذج القياسي لعلم الكونيات. (يمكن قول الشيء نفسه بالنسبة لمختلف المواد المظلمة المرشحة ، مثل الأكسيونات ، التي تم إعدادها لشرح المشكلات المتعلقة بالنموذج القياسي لفيزياء الجسيمات).

في وقت سابق من هذا العام ، أ وصف فريق من علماء الفيزياء السليتون الطوبولوجي، والذي سيبدو مثل ثقب أسود بسبب آثاره الجاذبية ولكنه سيظل ينبعث منه الضوء. النجوم البوزونية ونجوم جرافاستار هي أمثلة لأجسام أخرى تم اقتراحها رياضيًا ولكن لم يتم ملاحظتها مطلقًا.

بالطريقة نفسها ، تعتبر الأشياء المعروفة أماكن محتملة لإنتاج المادة المظلمة. في عام 2021 ، اقترح فريق من علماء الفيزياء الفلكية أن المحاور يمكن أن تنتج في نوى النجوم النيوترونية ، بعض أجسام الكون الأكثر كثافة. يمكنك التفكير في النجوم المظلمة في الاتجاه المعاكس: فبدلاً من أن تكون مراكزها مصانع لجزيئات المادة المظلمة ، فهي أماكن لتدميرها.

يعتقد فريق البحث أن النجوم المظلمة يمكن أن يساء فهمها على أنها مجرات كبيرة ، وأن النجوم قد تزرع الثقوب السوداء الهائلة التي شوهدت حتى في الأيام الأولى للكون – وهذا يعني ، بضع مئات الملايين من السنين الأولى من وجودها.

قد تكون بعض تلك الثقوب السوداء الهائلة تلعب دورًا أيضًا في خلفية موجة الجاذبية ، والتي رأى علماء الفيزياء الفلكية أولى علامات الشهر الماضي. نظرًا لأن الثقوب السوداء فائقة الكتلة تدور حول بعضها البعض على مقياس مئات الملايين من السنين ، فإنها تسبب تموجات غير محسوسة تقريبًا في الزمكان والتي ترتد عبر الكون.

المزيد من الملاحظات باستخدام Webb ستمنح علماء الفيزياء الفلكية نظرة أفضل على تلك المصادر القديمة للضوء ؛ سواء كانت مجرات أو نجوم مدعومة بالمادة المظلمة ، نأمل ألا نبقى في الظلام لفترة أطول.

المزيد: اكتشف علماء الفيزياء الفلكية حلقات أينشتاين التي تعزز حالة المادة المظلمة الأكسيونية