Ryhmä tutkijoita ilmoitti, että James Webb -avaruusteleskoopin avulla he ovat löytäneet jotain, joka voi olla ”tumma tähti” — kohde, jonka energianlähteenä toimii tumma aine eikä ydinsynteesi.
Livescience -lehden mukaan tutkijaryhmä analysoi teleskoopin rekisteröimiä aallonpituuksia ja määritteli neljä ehdokasta tummien tähtien rooliin . Tulokset on esitetty yksityiskohtaisesti 30. syyskuuta PNAS -lehdessä julkaistussa tutkimuksessa.
Tämä tyyppiset avaruusobjektit, jotka ehdotettiin alun perin vuonna 2007, voisivat olla ensimmäisiä tähtiä, jotka syntyivät alkuräjähdyksen jälkeen. Ne voisivat muodostua vedyn ja heliumin romahduksen seurauksena, joka sen sijaan, että muodostaisi mustan aukon, kuten yleensä tapahtuu, sekoittui pimeään aineeseen. Ironista kyllä, nimestään huolimatta nämä tummat tähdet ovat erittäin massiivisia ja kirkkaita : niiden kirkkaus voi olla miljardi kertaa suurempi kuin auringon ja massa miljoona kertaa suurempi.
Kolsmin Ilin, astrofyysikon Colgate Universitysta Yhdysvalloista, mukaan niitä estää gravitaatiokollapsilta pieni määrä itsetuhoista pimeää ainetta niiden sisällä. Lisäksi tutkimuksen toinen kirjoittaja, Texasin yliopiston Austinin kampuksen fysiikan professori Katherine Friz, totesi julkaisulle, että nimi on virheellinen, koska nämä kohteet eivät koostu kokonaan pimeästä aineesta eivätkä ole pimeitä, kuten alun perin oletettiin.
Näin he löysivät ehdokkaat
Potentiaalisten ehdokkaiden tunnistaminen alkoi JWST-teleskoopin laajennetun syvän galaksien ulkopuolisen katsauksen (JADES) aikana saatujen tietojen analysoinnilla. Tutkijat keskittyivät NIRSpec-laitteen avulla saatuihin tietoihin. NIRSpec on lähi-infrapuna-alueen spektrografi, joka mittaa taivaankappaleiden lähettämän valon yksittäisiä aallonpituuksia, mikä antaa kuvan niiden kemiallisesta koostumuksesta, massasta ja lämpötilasta.
Sitten he asettivat hakukriteerit. Niiden joukossa oli, että signaalien tuli olla vähintään punasiirtymän 10 – tapa mitata valon ikää maailmankaikkeudessa, joka vastaa kohteiden havaitsemista 500 miljoonaa vuotta alkuräjähdyksen jälkeen . Lisäksi valonlähteen tuli olla peräisin yhdestä kohteesta ja se sai sisältää vain vetyä ja heliumia.
Tulokset osoittivat, että James Webb -teleskooppi löysi neljä pimeiden tähtien ehdokasta: JADES-GS-z11-0, JADES-GS-z13-0, JADES-GS-z14-0 ja JADES-GS-z14-1. Viimeisin on tähän mennessä toiseksi kaukaisin kohde, joka on koskaan havaittu teleskoopilla.
Selvitettävä mysteeri
Analysoimalla signaaleja tutkijat havaitsivat, että kaikki neljä kohdetta voivat olla tummia tähtiä tai jopa ”supermassiivisia tummia tähtiä”. He löysivät myös viitteitä ominaisuuksista, jotka voisivat paljastaa nämä kohteet: viimeisen ehdokkaan aallonpituustiedot sisälsivät yksinkertaisesti ionisoituneita heliumatomeja, jotka absorboivat valon hiukkasia, joiden aallonpituus oli ”odottamaton” mille tahansa muulle kohteelle, jolla on suuri punasiirtymä.
Tutkijoille tilanne ei kuitenkaan ole täysin selvä. Käyttämällä Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) -radioteleskooppia he havaitsivat, että tämä kohde emittoi myös happea – alkuainetta, jota yleensä tuottavat vain tähtien ydinsynteesillä toimivat tähdet.
On myös muita mahdollisuuksia, esimerkiksi että nämä neljä kohdetta ovat itse asiassa galakseja. Jos ne kuitenkin luokitellaan tummiksi tähdiksi, ne voisivat paljastaa useita mysteerejä ja antaa avaimen tumman aineen luonteen ymmärtämiseen. Teoriassa niiden katoaminen johtaisi niiden romahtamiseen mustiksi aukoiksi, joilla on valtavat alkuperäiset massat. Tämä auttaisi selittämään, miten supermassiiviset mustat aukot, jotka on löydetty maailmankaikkeuden varhaisimmissa kehitysvaiheissa ja joiden massat ovat nykyisten kasvuteorioiden mukaan mahdottomia, ovat voineet muodostua. Selitys voisi olla tummat tähdet.
Jotta näihin johtopäätöksiin päästään, on tutkittava näitä kohteita tarkemmin, jotta voidaan sulkea pois mahdollisuus, että ne ovat ”supermassiivisia primaaritähtiä” – toisen tyyppisiä tähtiä. Viimeksi mainittujen uskotaan elävän lyhyemmän elämän kuin tummat tähdet, mutta lopullisen selityksen saamiseksi tarvitaan lisää havaintoja. Tällä hetkellä tutkimusryhmä ilmoittaa, että seuraava askel on automatisoida tummien tähtien etsiminen teleskooppitiedoista, jotta ehdotetut teoriat voidaan lopulta vahvistaa tai kumota.
