ג'יימס ווב מגלה כוכבים היפותטיים שניזונים מחומר אפל

הכוכבים הראשונים כנראה היו שונים מאודאלה שאנו רואים היום. רוב האסטרונומים מאמינים שהמאורות הראשונים ביקום היו גדולים - פי מאה יותר מסיביים מהשמש - ומוארים מאוד בשל תגובות גרעיניות במעמקיהם. עם זאת, ישנם חוקרים המעידים כי גודלם ועוצמתם של הכוכבים מהדור הראשון הם תוצאה של קליטתם של החומר האפל המסתורי - צורת חומר שאינה מקיימת אינטראקציה עם האור ואינה נגישה לצפייה ישירה. העובדה שעצמים יוצאי דופן כאלה יכולים להתקיים במרחבי היקום נזכרה על ידי מצפה החלל ג'יימס ווב - אסטרונומים פרסמו לאחרונה תמונות של שלושה כוכבים עתיקים וגדולים להפליא, שבעזרתם תוכלו לפתור את הבעיות של המודל הקוסמולוגי המודרני ולהעמיק שלנו הבנה של החומר האפל. בנוסף, גילוי של סוג חדש של כוכבים הוא אירוע מעניין בפני עצמו.

ייתכן שטלסקופ החלל ג'יימס ווב גילה 'כוכבים אפלים' - עצמים עתיקים שניזונים מחומר אפל מסתורי

הגילוי של סוג חדש של כוכבים הוא כשלעצמו דימעניין, אבל התגלית שהם מופעלים על ידי חומר אפל היא גרנדיוזית עוד יותר, אמרה קתרין פריז, מחברת שותפה של המחקר ואסטרופיזיקאית ידועה באוניברסיטת טקסס, בהצהרה.

כוכבים מסתוריים וחומר אפל

חומר אפל הוא מושג בתיאורטיפיזיקה, ולכן קשה מאוד ללמוד. העובדה שהעניין המסתורי הזה משתתף רק באינטראקציה כבידתית ואינו נתון להתבוננות ישירה רק מסבכת את הבעיה. מדענים מאמינים שהוא מהווה כ-27% מהיקום ומסביר כיצד נוצרים גלקסיות וכוכבים. כמו כן, הוצע כי החומר האפל מורכב מחלקיקים מסיביים בעלי אינטראקציה חלשה (WIMPs) אשר מחסלים בעת התנגשות ומשחררים חום.

"מתנגשים בענן של אטומים קורסיםאינטראקציות אנרגטיות של מימן, WIMP יכולות להוביל בסופו של דבר להיווצרות כוכב אפל ענק", מסבירים החוקרים. על פי הערכות זמינות, המסה של כוכב כזה יכולה לעלות על מסת השמש פי מיליוני מונים, ובהירותו - פי עשרה מיליארד.

אם באמת קיימים כוכבים אפלים, הם יכולים להסביר את היווצרותם של חורים שחורים סופר מסיביים

יתר על כן, כוכבים כהים יכולים לגדול עדכוכבים תרמו-גרעיניים רגילים גדולים להפליא, כמו השמש. ואם העצמים האלה באמת קיימים, הם יכולים להסביר גלקסיות גדולות שנצפו בעבר שנוצרו ביקום המוקדם - מאמינים שהיווצרותן הייתה צריכה להימשך הרבה יותר זמן.

קרא גם: האם קיים חומר אפל? ולמה המדענים חלוקים?

מתברר כוכבים אפלים - עצמים היפותטיים הניזונים מחושךחומר שהופיע כ-400 מיליון שנים לאחר המפץ הגדול. יחד עם זאת, במקרה של קריסת כוכב כזה, עלול להיווצר חור שחור סופר מסיבי, הכרחי להיווצרות גלקסיות עתיקות.

מה בדיוק גילה טלסקופ ג'יימס ווב?

אסטרונומים משתמשים בחלל הגדול ביותרמאמינים כי מצפה הכוכבים של ג'יימס ווב גילה כוכבים אפלים מסתוריים, כפי שדווח במאמר שפורסם לאחרונה ב-Proceedings of the National Academy of Sciences. ולמרות שדרושים יותר זמן וראיות כדי לאשר את התצפיות, תוצאות המחקר החדש מעניינות ביותר.

הסיבה לכך היא שהרכיבים הנדרשים עבורהיווצרות כוכבים התפתחו באופן דרמטי במהלך ההיסטוריה של היקום. כך, הכוכבים הראשונים נוצרו כ-200 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול מענני גז המורכבים כמעט כולם ממימן והליום, ואלמנטים כבדים יותר הופיעו מאוחר יותר, לאחר מספר מחזורים של היווצרות כוכבים.

כוכבים אפלים - דורם של המאורות הראשונים ביקום

היעדר אלמנטים כבדים השפיע על איךהעננים הללו התקררו והתמוטטו בהשפעת כוח הכבידה. המודלים מצביעים על כך שהגז בעננים הפך צפוף וחם מספיק עם הזמן כדי לגרום להתמזגות גרעינית (בדיוק כמו בכוכבים מודרניים). עם זאת, אסטרופיזיקאים חוזים שהכוכבים הראשונים הללו - הכוכבים של האוכלוסייה השלישית - היו מסיביים ביותר וקצרי מועד.

האם אתה רוצה להיות תמיד מודע לחדשות האחרונות מעולם המדע והטכנולוגיה? הירשמו לערוץ שלנו בטלגרם - כך שבהחלט לא תפספסו שום דבר מעניין!

אסטרונומים עדיין לא עשו זאת ישירותלהתבונן בכוכבים של האוכלוסייה השלישית III, כך שאלת היווצרותם נשארת פתוחה. בשנת 2008, קתרין פריזה מאוניברסיטת טקסס ועמיתיה הציעו שהכוכבים הראשונים ניזונים מחומר אפל. מסיבה זו, הם לא היו בטוחים אם העצמים הללו יפלטו מספיק אור כדי להיות גלויים וכינו אותם "כוכבים אפלים".

רק לאחר זמן מה, אסטרונומים חישבו את זהכוכב אפל יכול להיות בהיר כמו גלקסיה שלמה. השם "כוכב אפל" התברר כשגוי, אבל אהבנו את זה בכל מקרה", אומר פריז.

לפי המודל של פריזה, נוצרים בו כוכבים כהיםעננים, המורכבים בעיקר ממימן, ושיעור החומר האפל בהם הוא רק 0.1% מהמסה. כאשר חלקיקי חומר אפל מתנגשים זה בזה, הם יכולים להשמיד ולשחרר פוטונים, אלקטרונים וחלקיקים אחרים. רוב תוצרי הלוואי הללו נשארים בענן, משחררים חום וגורמים לו לזהור.

עצמים שהתגלו על ידי טלסקופ החלל ג'יימס ווב

"כוכבים אפלים הם רעיון תיאורטי מסקרן,"אומר ג'וליאן מונוז, קוסמולוגית מאוניברסיטת טקסס שלא היה מעורב במחקר החדש. "הרס עצמי הוא תכונה נפוצה למדי במודלים רבים של חומר אפל, שבהם האחרון מורכב מחלקיקים מסיביים בעלי אינטראקציה חלשה", הוא אומר.

זה מעניין: חומר אפל - המפתח לתורת הכבידה?

לפי המודל של Freese, השמדה עצמית של WIMP(חלקיקי חומר אפל) היו מקור אנרגיה משמעותי בעננים גזים של היקום המוקדם עם מסות שוות בערך לשמש. הכוכבים הכהים שיתקבלו יהיו בעלי טמפרטורת פני השטח של כ-10,000 K, מספיק כדי לגרום להם להאיר בבהירות, אך לא מספיק כדי למנוע מחומר נוסף להצטבר בהם.

זה הכוכבים האפלים הסופר-מסיביים האלה, כמואומרת פריז ועמיתיה שנמצאו בנתונים שהושגו עם טלסקופ החלל ג'יימס ווב. עד כה, מצפה חלל זה זיהה יותר מ-700 עצמים השייכים לעידן הקדום ביותר של היווצרות כוכבים. נכון לעכשיו, לא ברור מהם החפצים הללו, שכן הנתונים אינם מדויקים מספיק.

נתונים ממצפה החלל ג'יימס ווב

הצוות של ווב, לעומת זאת, ביצע לאחר מכןמדידות ספקטרוסקופיות על מדגם קטן של עצמים אלה - חמישה מהם פורסמו לציבור, ובהתבסס על הניתוח של Freese, שלושה מתוך החמישה עשויים להיות כוכבים אפלים.

עוד בנושא: מתי הופיעו הכוכבים הראשונים ביקום?

זיהוי שגוי

כמובן ששום דבר עדיין לא חצוב באבן.לפי מחברי המחקר, התצפיות שלהם על כוכבים אפלים עשויות למעשה להיות רק גלקסיות, מה שנראה סביר יותר. "סביר להניח שמשהו במודל הסטנדרטי צריך להתאים כי זה תמיד פחות סביר להמציא משהו חדש לגמרי, כמו שעשינו", מסביר Freese.

אבל אם חלק מהחפצים האלה, אשרנראות כמו גלקסיות מוקדמות אבל הן למעשה כוכבים אפלים, אז ההדמיות שלנו של היווצרות גלקסיות מתאימות יותר לתצפיות, מציינים החוקרים.

אולי בעתיד הקרוב מאוד, מדענים יוכלו להוכיח את קיומם של כוכבים אפלים

דרך אחת לזהות אותם באופן ייחודיעצמים עשויים להפוך לאוסף של נתונים נוספים ומאפיינים ספקטרליים של הכוכבים האפלים לכאורה. סביר להניח שעדויות אלה יהיו נחוצות על מנת שכוכבים אפלים ימשכו את תשומת לבם של אסטרונומים אחרים.

אל תפספסו: מעננים לסימולציה ממוחשבת: איך כוכבים נולדים?

ועכשיו פריז והצוות שלה הולך להמשיך לצפות בעזרת Webb כדי להיות מסוגל לאשר את הממצאים שלהם, אז אנחנו נחכה לחדשות.