Karanlık maddeden güç alan yıldızlar JWST tarafından görülmüş olabilir - Fizik Dünyası

Üç ABD'li gökbilimci, karanlık maddenin yok edilmesiyle desteklenen varsayımsal nesneler olan "karanlık yıldızların" varlığına dair ikna edici kanıtlar buldu. Karanlık yıldızlar, James Webb Uzay Teleskobu (JWST) tarafından görülen antik gökadaların beklenmedik bolluğunu açıklayabilir.  Katherine Freese Austin'deki Texas Üniversitesi'nde birlikte Kozmin Ilie ve Jillian Paulin Colgate Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, JWST verilerini kullanarak bu gökadalardan üçünün aslında karanlık yıldız olabileceği sonucuna vardı.

İlk görüntülerinin yayınlanmasından bu yana iki yıldan az bir süre sonra JWST, gökbilimcilerin evrenin erken dönemlerine ilişkin anlayışlarını çoktan değiştirdi. En şaşırtıcı gözlemlerinden biri, karanlık madde açısından zengin bölgelerde oluşmuş olabilecek çok sayıda son derece parlak, eski gökadalardı.

Karanlık madde, fizikçiler tarafından evrenin büyük ölçekli yapısını açıklamak için başvurulan varsayımsal bir maddedir. Hiçbir zaman doğrudan gözlemlenmemiş olsa da, kozmolojinin mevcut standart modeli olan lambda soğuk karanlık madde modelinin (ΛCDM) bir parçasıdır. Bu, evrenin yapısını ve genişlemesini tanımlarken, karanlık maddenin çekimsel etkisini de açıklamaktadır.

Karanlık maddenin ısınması

2007 olarak, Freese ve meslektaşları “karanlık yıldızların” olasılığını öne sürdülerki bu erken evrende yaygın olabilir. Çoğunlukla hidrojen ve helyumdan oluşan bu egzotik yıldızlar, nükleer füzyon yerine “karanlık maddenin ısınması” ile besleniyor. Bu, zayıf etkileşimli büyük parçacıklar (WIMP'ler) adı verilen bir tür karanlık maddeyi içerebilir. WIMP'ler, Dünya temelli tespit deneylerinde onlarca yıldır keşfedilmekten kaçıyordu, ancak Freese'nin ekibine göre, erken evrendeki karanlık maddenin yoğunluğu, ilk yıldızlardan bazılarının oluşumu sırasında bunların normal maddeyle çok daha sık etkileşime girmesine neden olabilir.

Freese, evrenin erken dönemlerinde "WIMP'ler, çöken bulutlarda hidrojenle çarpışan fotonları, elektron-pozitron çiftlerini ve diğer parçacıkları yok etmiş olabilir" diye açıklıyor. "Bu parçacıklar daha sonra bulutun içinde sıkışıp kalıyor ve karanlık madde parçacıklarının kütlesindeki tüm enerjiyi buluta aktarıyor. Bulut daha sonra çökmeyi bırakıyor ve bunun yerine 'karanlık bir yıldıza' dönüşüyor."

Karanlık yıldızlar her anlamda yıldızlardır; içeri düşen soğuk malzemelerinin muazzam yerçekimi, içlerindeki enerji salan süreçler tarafından üretilen dışarı doğru hidrostatik basınçla mükemmel bir şekilde dengelenir. Yine de Freese, bunların normal yıldızlardan bazı önemli farklılıkları olduğunu söylüyor.

Boyunca serin

Freese, "Füzyonun gerçekleşmesi için yüksek sıcaklıklara ihtiyaç duyan füzyonla çalışan yıldızların aksine çekirdekleri yok" diye açıklıyor. "Karanlık yıldızlar, yüzey de dahil olmak üzere baştan sona soğuktur, bu nedenle kütle kazanmalarını engelleyecek iyonlaştırıcı fotonlar veya rüzgarlar üretmezler."

Sonuç olarak Freese ve meslektaşları, karanlık yıldızların boyutlarının yaklaşık 10 AU'ya ve milyonlarca güneş kütlesine ulaştığını ileri sürüyorlar. Bu, yıldızların daha fazla karanlık madde parçacığını çekmesine olanak tanır. Bu süreçte, "süper kütleli" bir karanlık yıldız (SMDS), tüm galaksiyi gölgede bırakacak kadar parlak hale gelebilir.

Normalde galaksiler, uzayın geniş bölgelerini kapladıkları için yıldızlardan kolayca ayırt edilebilirler, yıldızlar ise tek ışık noktaları olarak görünürler. Ancak bu kadar uzak mesafelerde JWST bile yıldızları ve galaksileri ayırt edebilecek kadar yüksek bir çözünürlüğe sahip değil. Freese ve meslektaşları haklıysa, bu, JWST'nin verilerinde antik galaksilerin bu kadar çok göründüğünü, çünkü bunların çoğunun SMDS olduğunu gösteriyor.

Emilim hatları

Üçlü, SMDS'lerin kanıtlarını aramak için JWST Gelişmiş Derin Galaksi Dışı Araştırması'ndan (JADES) elde edilen verileri inceledi. Araştırmada, belirli dalga boylarındaki ışığın aday yıldızlar tarafından emildiğine dair kanıt aradılar. Özellikle sıcak, parlak yıldızların spektrumlarında sıklıkla gözlemlenen 1640 nm helyum-II soğurma çizgisiyle ilgilendiler.

Freese, "Galaksiler bu tür çizgiler üretemeyeceğinden, helyum-II soğurma çizgisi karanlık bir yıldız için dumanı tüten bir silah olacaktır" diyor. "Hidrojen ve helyum dışında elementler bulunursa bu karanlık bir yıldız değildir."

Karanlık maddenin erken evren üzerinde dondurucu bir etkisi var mıydı?

JADES ile arama yaparken SMDS kriterleriyle yakından eşleşen birkaç nesne belirlediler. Freese şöyle devam ediyor: "Bunlardan üçünün SMDS'lerle iyi eşleştiğini bulduk." "Doğru spektruma sahipler, ancak dedektörün çözünürlüğü bunların nokta mı yoksa uzatılmış nesneler mi olduğunu henüz belirleyemiyor."

Ekip gelecekte JWST'nin yerçekimsel merceklemeyle büyütülmüş SMDS adaylarını alacağını umuyor; bu da çözünürlüğü, nesnelerin genişletilmiş galaksiler yerine gerçekten tek ışık noktaları olduğunu doğrulayacak kadar yükseltebilir. Freese, "Bu ilk nesnelerden bazıları galaksiler yerine karanlık yıldızlar ise, bu JWST'nin gözlemlerinin standart kozmoloji modeliyle tutarlılığının korunmasına yardımcı olacaktır" diyor.

Üstelik bu doğrulama, karanlık maddenin doğasına dair anlayışımızda büyük bir atılım olabilir ve WIMP'lerin varlığına dair daha fazla kanıt sağlayabilir.

Araştırma şurada anlatılıyor: Ulusal Bilimler Akademisi Tutanakları.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. Otomotiv / EV'ler, karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• Blok Ofsetleri. Çevre Dengeleme Sahipliğini Modernleştirme. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/stars-powered-by-dark-matter-may-have-been-seen-by-the-jwst/