يكشف تلسكوب جيمس ويب عن 3 “نجوم مظلمة” محتملة – أجسام بحجم المجرة مدعومة بالمادة المظلمة غير المرئية
ال تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) ربما وجد دليلًا على نوع غريب ومراوغ من النجوم لم يكن موجودًا إلا في بدايات الكون ، عندما كان غير مرئي المادة المظلمة كان أحد مصادر الوقود المتاحة الوحيدة.
يقترح بحث جديد أن ثلاثة من أقدم الأجسام التي تم تحديدها على أنها مجرات من قبل JWST ليست مجرات على الإطلاق ، ولكنها بالأحرى “نجوم مظلمة” – أجسام افتراضية هائلة وفائقة السطوع تعمل بالمادة المظلمة بدلاً من الاندماج النووي. إذا كانت النظرية صحيحة ، فقد يساعد ذلك العلماء في النهاية على فهم المادة المظلمة ، وهي المكون الأكثر غموضًا في الكون.
متعلق ب: اكتشف تلسكوب جيمس ويب أقدم 4 مجرات في الكون
“هذه الأشياء عبارة عن مادة ذرية مدعومة بالمادة المظلمة ، ويمكن أن يكون نجم واحد مظلم فائق الكتلة ساطعًا مثل مجرة بأكملها تحتوي على نجوم طبيعية تعمل بالاندماج” ، وفقًا لعالم الفيزياء الفلكية كاثرين فريز ، عالم فيزياء فلكية بجامعة تكساس في أوستن ومؤلف رئيسي لدراسة جديدة نُشرت في 11 يوليو في المجلة وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم، لـ Live Science.
إبادة متفجرة
وفقًا للنظرية ، فإن النجوم المظلمة هائلة مقارنة بالنجوم “العادية” الموجودة في الكون اليوم ، مثل الشمس. يُفترض أن يكون عرض النجوم المظلمة أكبر بمئات المرات من عرض الشمس. هذه النجوم ، المكونة في الغالب من الهيدروجين وبعض الهيليوم ، كانت موجودة في المجرات الأولية عندما احتوى الكون في الغالب على هذين العنصرين. العناصر الأثقل لم يتم تشكيلها بعد عن طريق الاندماج النووي في النجوم. ومع ذلك ، فإن حوالي واحد في الألف من كتلة النجم المظلم يتكون من مصدر وقود سري – المادة المظلمة.
تشكل المادة المظلمة ، غير المرئية لأنها لا تتفاعل مع الضوء ، ما يقدر بنحو 85٪ من المادة في الكون. تقترح النظرية أنه عندما يصطدم جسيمان من المادة المظلمة ، فإنهما قد “يبيدان” بعضهما البعض ، مما يحول كتلتهما المجمعة إلى وابل من الطاقة. أشعة جاما إشعاع.
قال فريز: “إذا كانت المادة المظلمة تقضي على نفسها بنفسها ، فيمكن أن تتعثر منتجات الإبادة داخل سحابة الهيدروجين هذه” ، التي تشكل النجوم المظلمة. “وما يعنيه هذا هو أنك تستهلك كل الطاقة التي كانت موجودة في السابق وقال فيز: “كتلة المادة المظلمة وإلقاءها في هذه السحابة”.
وأضاف فريز أنه بينما تعتمد النجوم “اليومية” على درجات حرارة عالية ، يمكن أن يحدث فناء للمادة المظلمة في أي درجة حرارة.
قال فريز: “إبادة المادة المظلمة لا تهتم بدرجة الحرارة”. “إذن لديك فناء للمادة المظلمة في كل مكان [width] من النجم المظلم. ودرجة حرارة السطح باردة نسبيًا. وبسبب ذلك ، لا توجد فوتونات مؤينة أو أشياء أخرى تنطلق لمنع تراكم المزيد من المادة “.
في المقابل ، عندما تكتسب النجوم العادية كتلة كافية لبدء الاندماج النووي ، فإن الإشعاع الذي تضخه يدفع بعيدًا الغلاف الغازي المحيط بها ، مما يمنعها من تراكم المزيد من المادة وبالتالي النمو أكثر.
وهذا يعني أنه في حين أن النجوم المظلمة قد تبدأ بكتلة تساوي كتلة الشمس تقريبًا ، يمكن للأجسام أن تتجمع أكثر فأكثر من المادة ، لتصل إلى مليون مرة كتلة الشمس ، ومليار مرة أكثر سطوعًا ، أضاف فريز. .
نجم مظلم أم مجرة قديمة؟
نظرًا لحجمها الضخم ، ستظهر النجوم المظلمة على أنها أجسام منتشرة أكثر من كونها كائنات شبيهة بالنقاط ، مثل نجوم العصر الحديث. هذه هي الطريقة التي يمكن بها التعرف على ثلاثة أجسام قديمة تم اكتشافها بواسطة JWST – المسماة JADES-GS-z13–0 و JADES-GS-z12–0 و JADES-GS-z11–0 – على أنها مجرات ، وفقًا للبحث الجديد. يعود تاريخ هذه النجوم المظلمة المرشحة إلى ما بين 320 مليون و 420 مليون سنة بعد الانفجار العظيم.
لكن عملية إبادة المادة المظلمة لا يمكن أن تستمر إلى الأبد. تجلس النجوم المظلمة في مراكز المجرات البدائية الغنية بالمادة المظلمة ، والتي تندمج معًا باستمرار لتشكل مجرات مناسبة ، وفي النهاية ، ينقل هذا النجوم المظلمة بعيدًا عن وقود المادة المظلمة.
أوضح فريز: “عندما تنحرف النجوم المظلمة عن المركز الغني بالمادة المظلمة ، تبدأ النجوم المظلمة في الانهيار”. “سيؤدي هذا إلى اندماج النجوم الصغيرة ، مما يؤدي إلى إنشاء نجوم عادية تعمل بالطاقة الاندماجية [which are all created from collapsing clouds of gas]. الأكبر سينهار على الفور الثقوب السوداء. “
وأضاف فريز أن هذا يعني أن النجوم المظلمة غير موجودة في الكون اليوم. ومع ذلك ، من الصعب تحديد متى في تاريخ الكون البالغ 13.8 مليار سنة كانت النجوم المظلمة قد توقفت عن الوجود.
سيكون تأكيد وجود النجوم المظلمة عبر ملاحظات JWST أمرًا ضخمًا ، لكن فريز أشارت إلى أنها وفريقها لم يصلوا إلى هناك بعد. سيتطلب هذا التأكيد إما النظر إلى هذه النجوم المظلمة المرشحة لفترة أطول لبناء صورة أكثر اكتمالاً لمخرجاتها الضوئية ، أو انتظار الملاحظات المكبرة التي تكشف بشكل أفضل عن الانبعاثات الضوئية لهذه الأجسام ، مما قد يسمح للعلماء بتحديد ما إذا كانت الأجسام تحتوي على تكوينات الهيدروجين والهيليوم النقية ، كما هو متوقع من النجوم المظلمة.
وخلص فريز إلى أن “فكرة النجمة المظلمة معلقة هناك منذ سنوات عديدة ، وسيكون من المثير للغاية بالنسبة لي إثبات صحة هذه الفكرة”.
