بسبب الانصهار النووي ، يتم دمج الذرات وإطلاق الطاقة ، تنبعث النجوم ضوءًا رائعًا في الفضاء المظلم. ولكن إذا كانت هناك طريقة أخرى لتوفير الطاقة للنجوم؟ يتألف فريق الأبحاث من ثلاثة من علماء الفيزياء السماوية والكاثرين فريز من جامعة تكساس وأوستن وكوزمين إيلي ، وجامعة كورجيت ، وجيليان بولين ، وهو تلسكوب سبيس الذي يحلله جيمس ويبر البالغ من العمر 23 عامًا ، ووجدت ثلاث أجسام ساذجة قد تكون "النجوم المظلمة".

"Dark Star" من الناحية النظرية أكبر بكثير وأكثر إشراقًا من شمسنا ، ويوفر الطاقة من إبادة جزيئات المادة المظلمة. إذا تم تأكيد ذلك ، فقد يكشف النجم المظلم عن جوهر المادة المظلمة ، والتي تعد واحدة من أكثر القضايا غير المعلنة في الفيزياء.

وقال مدير معهد الفيزياء النظرية لأوستن أوستن ، جيف وجارف كوردوسكي ، فريس: "إن العثور على نوع جديد من النجوم نفسه أمر مثير للاهتمام ، ولكن إذا تبين أن المادة المظلمة تقود كل هذا ، فسيكون هذا اكتشافًا كبيرًا".

تم تحديد هذه الهيئات السماوية الثلاثة (Jades-GS-GS-Z13-0 ، و Jades-GS-Z12-0 ، و Jades-GS-Z11-0) في الأصل على أنها مجرات من قبل نظام JWST Senior River Alien (JADES) في ديسمبر 2022. الآن ، يتكهن فريق أبحاث ، بما في ذلك كاثرين فريز ، في جامعة أوستن بجامعة تكساس ، بأنهم قد يكونون بالفعل "نجوم مظلمة". "Dark Star" هو جسم كبير وأكثر إشراقًا أكبر من الشمس. المصدر: NASA/ESA

على الرغم من أن المادة المظلمة تمثل حوالي 25 من الكون ، إلا أن جوهرها قد أزعج العلماء دائمًا. يعتقد العلماء أنه يتكون من نوع جديد من الجزيئات الأساسية. أهم جزيئات المرشح هي تفاعل ضعيفة الجسيمات ذات الجودة الكبيرة. عندما تصطدم ، ستقوم هذه الجسيمات بإبادة نفسها ، وتودع الحرارة في غيوم الهيدروجين المنهارة ، وتحولها إلى نجوم مظلمة يمكن إدراكها. سيوفر تحديد النجوم المظلمة ذات الجودة الكبيرة إمكانيات لفهم المواد المظلمة بناءً على النجوم المظلمة المرصودة.

تم نشر نتائج البحث في 11 يوليو في الأكاديمية الوطنية للعلوم.

مراقبة متابعة JWST لهذه الخصائص الطيفية السماوية-انخفاض مفاجئ في الضوء أو الفائض من الضوء في بعض نطاقات التردد ، مما يساعد على تأكيد ما إذا كانت هذه الأجسام السماوية المرشحة هي نجوم مظلمة حقًا. تم التأكيد على أن وجود النجوم المظلمة قد يساعد أيضًا في حل مشكلة جلبتها JWST: يبدو أن هناك الكثير من المجرات الكبيرة في الكون. إنها تبدو مبكرة جدًا ولا تفي بتنبؤات النماذج القياسية الكونية.

قال Frees: "على الأرجح ، يجب تعديل شيء ما في النموذج القياسي ، لأنه من غير المرجح أن يقترح شيئًا جديدًا مثلنا. ومع ذلك ، إذا كان بعضها يبدو وكأنه مجرة مبكرة ، فإن الجسم الفلكي هو في الواقع نجم مظلم ، فإن نتائج المحاكاة للمجرة ستكون أكثر اتساقًا مع نتائج الملاحظة."

تم تحديد هؤلاء المرشحين الثلاثة (JADES-GS-Z13-0 و JADES-GS-Z12-0 و JADES-GS-Z11-0) في الأصل على أنه مجرات من قبل نظام الأجنبي العميق العميق (JADES) في ديسمبر 2022. من خلال التحليل الطيفي ، أكد فريق Jades أن هذه الهيئات السماوية قد لوحظت بين حوالي 320 مليون و 400 مليون سنة من الانفجار الكبير للكون ، مما يجعلها واحدة من أوائل الهيئات السماوية التي لوحظت في التاريخ.

وقال فريز: "عندما فحصنا بيانات جيمس ويبر ، فإن هذه الهيئات السماوية لديها إمكانيتان للتنافس مع بعضهما البعض". "قد يكون المرء أنه يحتوي على ملايين من النجوم الثالثة العادية. وقد يكون الآخر هو أنهم نجوم مظلم ، وأن ضوء النجم المظلم يكفي للتنافس مع نجوم المجرة بأكملها. نظريًا ، يمكن أن تصل جودة النجمة المظلمة إلى ملايين المرات من أشعة الشمس ، ويمكن أن تصل السطوع إلى 10 مليارات أضعاف الشمس."

وقال إيلي ، أستاذ مساعد في الفيزياء وعلم الفلك بجامعة كورجيت: "لقد توقعنا في وقت مبكر من عام 2012 أنه يمكن ملاحظة النجوم المظلمة ذات الجودة الضخمة مع JWST. كما نشرنا مؤخرًا" أكاديمية العلوم "(PNAs) ، فإننا اكتشفنا ثلاثة نجاحات غامقة كبيرة. "

نشأت فكرة النجم المظلم من سلسلة من الحوار بين فريز ودوغ سبوليار. في ذلك الوقت ، كان دوغ سبوليار طالب دراسات عليا في جامعة كاليفورنيا سانت كروز. ماذا يريدون أن يعرفوا عن أقرب نجم في الكون؟ بعد ذلك ، اتصلوا باولو جندولو ، وهو فيزيائي سماوي في جامعة يوتا ، وانضم الأخير إلى الفريق. بعد عدة سنوات من التطوير ، نشروا أول ورقة عن هذه النظرية في مجلة 2008 لرسائل المراجعة المادية.

أنشأ فريس ، Spariar ، و Gentopolo بشكل مشترك مثل هذا النموذج: في وسط المجرة المبكرة ، هناك مواد مظلمة كثيفة للغاية ، وكذلك السحب الهيدروجينية والغازية. عندما يبرد الغاز ، ينهار ويسحب المادة المظلمة معًا. مع زيادة الكثافة ، سيتم إبادة جزيئات المادة المظلمة أكثر فأكثر ، مما يزيد من السعرات الحرارية ، مما يمنع الغاز من الانهيار إلى نواة كثيفة لدعم الاندماج النووي مثل النجوم العادية. على العكس من ذلك ، سوف يستمر في جمع المزيد من الغاز والمواد المظلمة ، وتصبح أكبر ورقيقة ، وأكثر إشراقًا من النجوم العادية. على عكس النجوم العادية ، سيتم توزيع مصدر الطاقة بالتساوي ، غير مركّز في القلب. مع ما يكفي من المادة المظلمة ، يمكن أن تصل جودة النجمة المظلمة إلى ملايين المرات من الشمس ، ويمكن أن تصل السطوع إلى 10 مليارات مرة من الشمس.