Temná hmota a temná energie už patří k všeobecně celkem běžně přijímaným součástem fyziky. Jejich výzkumu se věnuje celá řada vědců. Věděli jste ale, že možná existují i temné hvězdy? To vás může možná trochu zaskočit, protože byste si mohli říci, že temná hmota nedokáže vytvořit větší struktury. A měli byste docela pravdu. Přesto je existence temných hvězd skutečně reálná možnost, jak naznačují nedávné výsledky Vesmírného dalekohledu Jamese Webba. Co přesně nám nový výzkum říká a jak by případné temné hvězdy vypadaly? Na to se podíváme v dnešním článku.

Webbův dalekohled a výzkum vzdáleného vesmíru

Webbův dalekohled.
Zdroj: https://www.esa.int/

Asi víte, že studium objektů ve velmi vzdálených končinách našeho vesmíru je jedním z hlavních úkolů Webbova teleskopu. Především jde o hledání velmi vzdálených galaxií a kvasarů, do hledáčku se ale dostávají i další objekty, jako jednotlivé hvězdy, kulové hvězdokupy nebo supermasivní černé díry. U nich se měří rudý posuv a poté také určuje odpovídající vzdálenost.

V poslední době se tato oblast Webbova průzkumu dostává hodně do popředí a to zejména kvůli objevům velmi vzdálených galaxií. Je ovšem třeba trochu krotit nadšení, u některých objektů došlo po přeměření k výrazné redukci rudého posuvu a tím i vzdálenosti, faktem ovšem je, že díky galaxii GLASS-z12 už Webb překonal rekord a právě jeho zásluhou dnes známe nejvzdálenější galaxii.

Detail galaxie GLASS-z12.
Zdroj: https://universemagazine.com/

Kromě toho ale známe i celou řadu kandidátských objektů, u nichž dosud nevíme jistě, zda jejich rudý posuv skutečně odpovídá naměřené hodnotě. A podle týmu astrofyziků z Colgate University a University of Texas nevíme jistě ani to, zda se opravdu jedná o galaxie. Podle jejich názoru to totiž nejsou galaxie, ale tzv. temné hvězdy.

Temné hvězdy

Umělecká představa temné hvězdy.
Zdroj: https://cff2.earth.com/

Už v roce 2007 navrhl tým ve zcela stejném složení myšlenku temných hvězd obsahujících temnou hmotu. Jak je to ale možné, když by temná hmota neměla tvořit takto velké struktury? Nebo jsou snad naše poznatky o temné hmotě špatně? Ne tak docela. Trik spočívá v tom, že temná hvězda není tvořena jen a pouze temnou hmotou. Ve skutečnosti by šlo hlavně o to, že zatímco jsou běžné hvězdy poháněny fúzní reakcí ve svém jádru, temným hvězdám by dodávala energii temná hmota.

Logo projektu JADES.
Zdroj: https://archive.stsci.edu/

Od té doby astrofyzikové tuto myšlenku zkoumali a vypracovali rovněž několik modelů, jak by mohly tyto objekty vypadat. Odvodili taktéž jejich pravděpodobné vlastnosti. Domnívají se, že se temné hvězdy mohly tvořit zejména těsně po vzniku vesmíru. A to nikoliv z temné hmoty, která by tvořila jen menšinu jejich složení, ale hlavně z vodíku a helia, úplně stejně jako normální hvězdy. Protože by v nich ale byl přeci jen přítomen i dostatek temné hmoty, získávaly by energii a teplo právě díky ní, nikoliv termonukleární fúzní reakcí, jako je tomu u jiných druhů hvězd.

Podle numerických simulací se zdá, že pokud takové hvězdy skutečně existují, jsou mnohem větší, než všechny ostatní známé a pozorované typy hvězd. Dokonce by měly být tak velké, že by se ze Země mohly jevit jako galaxie. Skupina vědců proto analyzovala pozorování Webbova dalekohledu a skutečně našla to, co hledala. Konkrétně v datech z přehlídkového programu JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES), který primárně slouží právě k průzkumu velmi vzdáleného vesmíru.

Detail na JADES-GS-z13-0
Zdroj: https://upload.wikimedia.org/

Vědce konkrétně zaujaly tři objekty a to JADES-GS-z11, JADES-GS-z12 a JADES-GS-z13. U všech zjistili, že dosti dobře odpovídají charakteristikám, které pro temné hvězdy určili z teorie a ze simulací. Jejich hypotéza navíc pěkně vysvětluje, proč tyto tři objekty neodpovídají tradičním modelům galaxií. Je tak možné, že některé z velmi vzdálených galaxií, o nichž se uvažovalo, že překonají rekordy předchozích observatoří, ve skutečnosti vůbec nejsou galaxiemi.

Podle zjištění vědeckého týmu se zdá, že se temné hvězdy postupem času zhroutí na supermasivní černé díry. To je opět příjemný bonus této hypotézy, pomáhá vysvětlit proč je ve vesmíru tolik černých děr a odpovídá na otázku, jak se mohly tak rychle zrodit a nabrat tak vysokou hmotnost. Předpoklad zhroucení temných hvězd na černé díry také vysvětluje, jak je možné, že jsme dosud žádné temné hvězdy nezachytili. Jelikož tyto objekty existovaly jen ve velmi raném vesmíru a poté se z nich staly černé díry, až do startu JWST jsme zkrátka neměli dostatečně citlivou techniku na jejich zachycení.

Závěr

Je tedy potvrzeno, že jsme zachytili temné hvězdy? To ani zdaleka. Je ale potřeba připustit, že je tato hypotéza docela pěkná a svým způsobem nadějná. Pro její případné potvrzení budou ovšem nutná další měření. V každém případě se ukazuje, že vše nemusí být tak jasné, jak se může někdy zdát. Mnozí si mysleli, že našli velmi vzdálené galaxie, překonávající dosavadní rekordy. Nakonec se ale může ukázat, že jsme spatřili něco docela jiného. Uvidíme, co nám přinesou další měsíce, ale rozhodně se máme nač těšit.

Použité a doporučené zdroje

• ESA Webb: https://esawebb.org/
• NASA Web: https://webb.nasa.gov/
• Webb Telescope: https://webbtelescope.org/

Zdroje obrázků

• https://cdn.sci.news/images/enlarge11/image_12096e-Dark-Star.jpg
• https://www.esa.int/var/esa/storage/images/esa_multimedia/images/2022/01/webb_wallpaper/23901371-1-eng-GB/Webb_wallpaper.jpg
• https://universemagazine.com/wp-content/uploads/2022/07/sei_115555193.jpg
• https://cff2.earth.com/uploads/2023/07/13154151/dark-stars-powered-by-dark-matter_1medium.jpg
• https://archive.stsci.edu/files/live/sites/mast/files/home/hlsp/jades/_images/JADES_horizontal_greens_onwhite.png?t=tn2400
• https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6b/JADES-GS-z13-0.png