Trio kandidátů na temné hvězdy. Kredit: NASA/ESA.

Američtí fyzici Douglas Spolyar, Katherine Freeseová a Paolo Gondolo v roce 2008 navrhli, že na úsvitu vesmíru mohly existovat temné hvězdy (Dark star), které by byly součástí první generace hvězd ve vesmíru. Jejich představa je založená na tom, že motorem těchto hvězd není jaderná fúze, jak je u hvězd obvyklé, ale temná hmota.

Pokud takové temné hvězdy existovaly, skládaly se zřejmě rovněž z vodíku a helia, jak je u hvězd obvyklé. Zároveň by ale obsahovaly i temnou hmotu, které by bylo tolik, že by mohla generovat pro temnou hvězdu teplo prostřednictvím anihilace částic. Jestli takové hvězdy skutečně existují nebo alespoň existovaly, měly by být obrovské. Až tak, že bychom si je mohli v pozemských teleskopech splést s galaxiemi.

Katherine Freese.

Kredit: K. Freese.

Katherine Freeseová z University of Texas, Austin, tentokrát se dvěma jinými kolegy, hlásí úspěch poté, co v pozorováních Vesmírného dalekohledu Jamese Webba vystopovala tři objekty, momentálně považované za galaxie. Podle badatelů by ve skutečnosti mohlo jít právě o temné hvězdy.

Logo. Kredit: University of Texas, Austin.

Zmínění kandidáti na temné hvězdy jsou objekty JADES-GS-z11, z12 a z13-0, které pozorujeme ve vesmíru o stáří 320 až 400 milionů let. Jejich vlastnosti, dle mínění badatelů, velmi dobře naplňují představy o temných hvězdách. Tyto objekty by mohly být velmi zajímavé i pro evoluci supermasivních černých děr. Temné hvězdy by se totiž mohly zhroutit přímo do podoby zárodku supermasivní černé díry.

Jestli je tahle představa správná, mohla by vysvětlit, proč pozorujeme v tak mladém vesmíru takové množství velmi hmotných supermasivních černých děr a takové množství galaxií. Rovněž by mohla vysvětlit, proč jsme doposud temné hvězdy nepozorovali. Pokud se hroutily do supermasivních černých děr už ve velmi mladém vesmíru, museli jsme nejdřív postavit teleskop, který spolehlivě dohlédne až do té doby – což teď dokázal Webbův dalekohled.

Jistou vadou na kráse je, že model temné hvězdy je spojený s konkrétním typem temné hmoty. V tomto případě by temnou hmotu měla tvořit neutralina, což jsou hypotetické nejlehčí supersymetrické částice, které představují typ částic temné hmoty WIMP (weakly interacting massive particle) a mělo by jít o chladnou temnou hmotu. Nejnovější vývoj ve fyzice, včetně výsledků na srážeči LHC v CERNu, je ale bohužel pro supersymetrii velmi nepříznivý. Ani WIMPy na tom nejsou moc dobře, čímž se temné hvězdy ocitají na tenkém ledě. Až čas ukáže, co to Webb vlastně našel.

Video: Katherine Freese on Dark Matter | California Academy of Sciences

Literatura

University of Texas, Austin 13. 7. 2023.

Phys.org 13. 7. 2023.

PNAS online 11. 7. 2023.

Physical Review Letters 100: 051101.