Astrônomos olhando para a luz antiga vista pelo Telescópio Espacial Webb encontraram três espinhos que pensaram ser “estrelas escuras”, objetos teóricos alimentados por matéria escura.
A matéria escura compõe cerca de 27% do universo; Seu parceiro misterioso, a energia escura, representa cerca de 68%. Você pode fazer as contas: sabemos muito pouco sobre do que o universo é feito e como ele se comporta. Os alvos recentes de Webb aparecem naquela região de incerteza cósmica. A equipe foi pesquisada Publicados Semana passada em Proceedings of the National Academy of Sciences.
Os três alvos são JADES-GS-z13-0, JADES-GS-z12-0 e JADES-GS-z11-0 e foram identificados como galáxias pelo Webb em dezembro de 2022. Os alvos foram fotografados como parte de JWST Pesquisa Extragaláctica Profunda Avançada (JADES)que tira imagens do campo profundo do espaço, observando a luz muito antiga para ajudar os cientistas a entender a evolução das estruturas cósmicas, como as galáxias.
Os três objetos datam de uma época em que o universo tinha entre 320 e 400 milhões de anos, o que os torna muito jovens (no sentido cosmológico). E embora possam ser galáxias contendo milhões de estrelas, a equipe de pesquisa mais recente levanta a hipótese de que não são formadas por estrelas escuras nunca vistas antes, que podem ter milhões de vezes a massa do nosso sol e podem ser alimentadas por colisões de partículas de matéria escura. ao invés da fusão nuclear.
A matéria escura não é literalmente escura, pelo menos não necessariamente. É chamada de matéria escura porque é quase impossível para os humanos detectá-la. nós Você vê a matéria escura em seus efeitos gravitacionais; halos de matéria escura galáxias sombrias juntasE os astrônomos veem a luz antiga com mais clareza quando a matéria escura se curva e concentra os fótons através de seu campo gravitacional.
Embora os cientistas não saibam do que é feita a matéria escura, eles têm algumas ideias. Como o Gizmodo relatou no início deste ano:
há um casal Principais candidatos à matéria escura (E não é um jogo de soma zero; muitos candidatos à matéria escura podem estar contribuindo para o universo.) Partículas massivas de interação fraca (WIMPs) são objetos teóricos que têm massa e se comportam como partículas, mas dificilmente interagem com a matéria comum – daí nossa incapacidade de reconhecê-los.
O outro grande candidato é o áxion, um Uma partícula teórica (um bóson, para ser exato) chamada detergente para a roupa. O eixo seria muito menor que um WIMP e foi levantada a hipótese de que ele se comporta mais como uma onda do que como uma partícula, como fótons de luz.
Em abril, um grupo de cientistas estudou os anéis de Einstein (luz distante refletida pela força da gravidade, formando um anel de luz no espaço). encontrou evidências de matéria escura axial Produz anomalias no brilho em quasares distantes.
Mas como os candidatos à matéria escura não estão em conflito, os WIMPs podem muito bem ainda existir, e a equipe de pesquisa mais recente suspeita que os WIMPs estão no centro das estrelas escuras teóricas. A ideia é que os WIMPs nos núcleos escuros das estrelas colidam, aniquilando-se mutuamente e liberando energia térmica. Esse calor é liberado em gás hidrogênio, fazendo com que os objetos brilhem intensamente.
“A descoberta de um novo tipo de estrela é interessante por si só, mas é a descoberta da matéria escura que está trabalhando nisso – isso seria enorme”, disse Katherine Freese, astrofísica da Universidade do Texas em Austin e coautora do estudo. . universidade lançar. “Se alguns desses primeiros objetos semelhantes a galáxias são de fato estrelas escuras, a simulação da formação de galáxias concorda melhor com as observações”.
As estrelas escuras foram propostas pela primeira vez em 2008Mas só agora o Telescópio Espacial Webb está fornecendo visões claras de algumas das luzes mais antigas que podemos ver. As estrelas teóricas seriam frias e inchadas e até dez bilhões de vezes a luminosidade do Sol, de acordo com a equipe de pesquisa.
Os astrofísicos descrevem estruturas zanni no espaço de tempos em tempos, para fornecer soluções matematicamente descritas para aspectos da astrofísica que são completamente sem sentido sob Modelo Padrão de Cosmologia. (O mesmo pode ser dito para vários candidatos a matéria escura, como axions, que são definidos para explicar problemas com o Modelo Padrão da física de partículas.)
No início deste ano, A.J. Uma equipe de físicos descreveu o sóliton topológico, que se pareceria com um buraco negro devido aos seus efeitos gravitacionais, mas ainda emitiria luz. Estrelas de bósons e gravastars são exemplos de outros objetos que foram propostos matematicamente, mas nunca observados.
Da mesma forma, objetos conhecidos são locais potenciais para a produção de matéria escura. Em 2021, uma equipe de astrofísicos propôs Que os áxions podem ser produzidos nos núcleos das estrelas de nêutrons, alguns dos objetos mais densos do universo. Você pode pensar nas estrelas escuras na direção oposta: em vez de seus centros serem fábricas de partículas de matéria escura, elas são locais para sua destruição.
A equipe de pesquisa acredita que as estrelas escuras podem ser mal interpretadas como grandes galáxias, e que as estrelas podem estar semeando os buracos negros supermassivos vistos mesmo nos primeiros dias do universo – ou seja, nas primeiras centenas de milhões de anos de sua existência.
Alguns desses buracos negros supermassivos também podem desempenhar um papel no fundo das ondas gravitacionais, que Astrofísicos viram os primeiros sinais no mês passado. À medida que os buracos negros supermassivos orbitam uns aos outros na escala de centenas de milhões de anos, eles causam ondulações quase imperceptíveis no espaço-tempo que se propagam pelo universo.
Mais observações com o Webb darão aos astrofísicos uma visão melhor dessas antigas fontes de luz; Sejam galáxias ou estrelas alimentadas por matéria escura, esperamos não ficar no escuro por muito mais tempo.
Mais: Astrofísicos descobrem anéis de Einstein que melhoram o estado da matéria escura do áxion
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