暗黒物質 (DM) は 1930 年代から科学の関心を集めてきました。この仮定された種類の物質の直接的な証拠はまだ見つかっていませんが、研究は年を追うごとにそれに少しずつ近づいているようです。ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) からのデータは、いわゆる暗黒星の具体的な証拠を初めて提供する可能性があります。従来の星とは異なり、それらは核融合によって燃料を供給されるのではなく、暗黒物質によって燃料を供給されると考えられています。
理論上の暗黒星
天体物理学は約 15 年前に暗黒星のアイデアを思いつきました。当時、それは純粋に理論的な概念でした。これまでの研究では、暗黒物質は多くの点で従来の物質と同様に振る舞うはずであることが示されています。これは、たとえば、概念なしでは説明できない重力相互作用によって示されます。
暗黒物質は、ラムダ CDM モデルの宇宙原理で仮定されることがあります。ラムダ CDM モデルは、1990 年代半ば以来認知度が高まっています。彼らの助けがあって初めて、研究者は目に見える物質の動きを説明することができます。これは、星がそれぞれの銀河の中心を周回する速度に特に当てはまります。以前のモデルによれば、これを達成するには、まだ目に見えない何かが重力を介して相互作用する必要があります。
2008 年に『Physical Review Letters』誌に発表された研究で、ドイツ系アメリカ人の天体物理学者キャサリン・フリーズとその同僚は、まさにこれに基づいて暗黒星の存在を提案しました。当時、彼らは、目に見える物質が今日私たちが知っている自発光天体を形成することがまだできなかった初期の宇宙で、これらの物体がどのようにして生じたのかを示しました。
最初に発見された手がかり
彼らの理論により、フリーズと彼女のチームは、最初の星の形成に関する以前の理論的枠組みを大幅に変更しました。 「ニュートラリノ-DMの消滅による熱はあらゆる冷却機構を圧倒し、星の形成プロセスを妨げ、新たな星の段階を引き起こす可能性があることが示されている」と研究者らは書いている。 「『ダークスター』が形成される可能性があります。核融合ではなくDM消滅によって駆動される巨大な水素ヘリウム星です。観察の結果について議論します。
2023年4月に米国科学アカデミー紀要に発表した研究の一環として、コルゲート大学のフリーズ氏、コズミン・イリー氏、ジリアン・ポーリン氏は、これら同じ天体の可能性のある手がかりを発見したと主張している。
「宇宙の黄昏の始まりを示すこれらの天体については、2つの有力な理論がある。それは、水素を燃やす人口III星と、水素とヘリウムで構成されているが、暗黒物質を加熱することで動力を得る暗黒星である」と3人は述べた。 「後者は超大質量で非常に明るい星に成長する可能性があります。」
具体的には、研究者らは、JWST のデータを使用して、「超大質量暗黒星としての解釈と一致する」3 つの天体を特定したいと考えています。
- JADES-GS-z13-0
- ジェイド-GS-z12-0
- JADES-GS-z11-0
最終結果なし
現在、科学には多くの確かな情報が不足しているため、特定された 3 つの物体が暗黒物質からエネルギーを取得しているかどうか、またどのようにしてエネルギーを取得しているのかを確実に言うことはまだできません。それにもかかわらず、この研究は将来の研究のための重要な基盤を築きます。
宇宙最古の天体の一つと言われているこれらの天体の探索に役立つ可能性があるのは、 重力波背景である可能性があります。マイクロ波背景とは異なり、宇宙の歴史をビッグバン後の数秒まで遡ることができます。