Les scientifiques suggèrent que Webb a trouvé des étoiles alimentées par la matière noire

Les astronomes examinant la lumière ancienne vue par le télescope spatial Webb ont découvert trois piquants qu’ils pensaient être des « étoiles noires », des objets théoriques alimentés par la matière noire.

La matière noire représente environ 27% de l’univers; Son partenaire mystérieux, l’énergie noire, représente environ 68 %. Vous pouvez faire le calcul : nous savons étonnamment peu de choses sur la composition de l’univers et sur son comportement. Les cibles récentes de Webb apparaissent dans cette région d’incertitude cosmique. L’équipe a été recherchée publié La semaine dernière dans Actes de l’Académie nationale des sciences.

Les trois cibles sont JADES-GS-z13-0, JADES-GS-z12-0 et JADES-GS-z11-0 et ont été identifiées comme des galaxies par Webb en décembre 2022. Les cibles ont été imagées dans le cadre de JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES)qui prend des images du champ profond de l’espace, en regardant la lumière très ancienne pour aider les scientifiques à comprendre l’évolution des structures cosmiques telles que les galaxies.

Les trois objets datent d’une époque où l’univers avait entre 320 et 400 millions d’années, ce qui les rend très jeunes (au sens cosmologique). Et bien qu’il puisse s’agir de galaxies contenant des millions d’étoiles, la dernière équipe de recherche postule qu’elle n’a jamais vu d’étoiles noires auparavant, qui peuvent représenter des millions de fois la masse de notre soleil et pourraient être alimentées par des collisions de particules de matière noire. plutôt que la fusion nucléaire.

La matière noire n’est pas littéralement noire, du moins pas nécessairement. C’est ce qu’on appelle la matière noire parce qu’il est presque impossible pour les humains de la détecter. nous Vous voyez la matière noire dans ses effets gravitationnels; halos de matière noire galaxies sombres ensembleEt les astronomes voient plus clairement la lumière ancienne lorsque la matière noire se plie et concentre les photons à travers son champ gravitationnel.

Bien que les scientifiques ne sachent pas de quoi est faite la matière noire, ils ont quelques idées. Comme Gizmodo l’a rapporté plus tôt cette année :

Il y a un couple Principaux candidats pour la matière noire (Et ce n’est pas un jeu à somme nulle ; de nombreux candidats à la matière noire pourraient contribuer à l’univers.) Les particules massives à faible interaction (WIMP) sont des objets théoriques qui ont une masse et se comportent comme des particules mais interagissent à peine avec la matière ordinaire – d’où notre incapacité à les reconnaître.

L’autre candidat majeur est l’axion, un Une particule théorique (un boson, pour être exact) appelée détergent à lessive. L’axe serait beaucoup plus petit qu’un WIMP et on a émis l’hypothèse qu’il se comporte plus comme une onde que comme une particule, comme des photons de lumière.

En avril, un groupe de scientifiques a étudié les anneaux d’Einstein (lumière lointaine réfléchie par la force de gravité, formant un anneau de lumière dans l’espace). trouvé des preuves de matière noire axiale Il produit des anomalies de luminosité dans les quasars distants.

Mais parce que les candidats à la matière noire ne sont pas en conflit, les WIMP pourraient très bien exister encore, et la dernière équipe de recherche soupçonne que les WIMP sont au cœur des étoiles noires théoriques. L’idée est que les WIMP dans les noyaux sombres des étoiles entrent en collision, s’annihilant les uns les autres et libérant de l’énergie thermique. Cette chaleur est libérée dans l’hydrogène gazeux, ce qui fait briller les objets avec éclat.

« Détecter un nouveau type d’étoile est intéressant en soi, mais c’est la détection de la matière noire qui fonctionne là-dessus – ce serait énorme », a déclaré Katherine Friese, astrophysicienne de l’Université du Texas à Austin et co-auteur de l’étude. université lancement. « Si certains de ces premiers objets ressemblant à des galaxies sont en fait des étoiles noires, la simulation de la formation des galaxies concorde mieux avec les observations. »

Les étoiles noires ont été proposées pour la première fois en 2008Mais ce n’est que maintenant que le télescope spatial Webb offre une vue claire de certaines des lumières les plus anciennes que nous puissions voir. Les étoiles théoriques seraient froides et gonflées et jusqu’à dix milliards de fois la luminosité du Soleil, selon l’équipe de recherche.

Les astrophysiciens décrivent de temps en temps des structures zanni dans l’espace, pour fournir des solutions décrites mathématiquement à des aspects de l’astrophysique qui n’ont aucun sens sous Modèle standard de cosmologie. (La même chose peut être dite pour divers candidats de matière noire, tels que les axions, qui sont présentés pour expliquer les problèmes avec le modèle standard de la physique des particules.)

Plus tôt cette année, A.J. Une équipe de physiciens a décrit le soliton topologique, qui ressemblerait à un trou noir en raison de ses effets gravitationnels mais émettrait toujours de la lumière. Les étoiles boson et les étoiles gravas sont des exemples d’autres objets qui ont été mathématiquement proposés mais jamais observés.

De la même manière, les objets connus sont des sites potentiels de production de matière noire. En 2021, une équipe d’astrophysiciens a proposé Que des axions peuvent être produits dans le cœur des étoiles à neutrons, certains des objets les plus denses de l’univers. Vous pouvez penser aux étoiles noires dans la direction opposée : plutôt que leurs centres soient des usines pour les particules de matière noire, ce sont des lieux pour leur destruction.

L’équipe de recherche pense que les étoiles noires peuvent être considérées à tort comme de grandes galaxies et que les étoiles pourraient être à l’origine des trous noirs supermassifs observés même aux premiers jours de l’univers, c’est-à-dire les premières centaines de millions d’années de leur existence.

Certains de ces trous noirs supermassifs peuvent également jouer un rôle dans le fond des ondes gravitationnelles, qui Les astrophysiciens ont vu les premiers signes le mois dernier. Alors que les trous noirs supermassifs orbitent les uns autour des autres à l’échelle de centaines de millions d’années, ils provoquent des ondulations presque imperceptibles dans l’espace-temps qui rebondissent à travers l’univers.

Plus d’observations avec Webb donneront aux astrophysiciens un meilleur aperçu de ces anciennes sources de lumière; Qu’il s’agisse de galaxies ou d’étoiles alimentées par de la matière noire, nous espérons que nous ne resterons pas longtemps dans le noir.

Plus: Des astrophysiciens découvrent des anneaux d’Einstein qui améliorent l’état de la matière noire de l’axion