تشير الملاحظات من تلسكوب جيمس ويب الفضائي إلى أن أقدم النجوم في الكون قد تكون نجومًا مظلمة فائقة الكتلة مدعومة بتفكك المادة المظلمة بدلاً من الاندماج النووي. يحدد دراسة جديدة أربعة أجسام بعيدة تتوافق مع هذا الوصف، مما قد يفسر المجرات المبكرة الساطعة والثقوب السوداء فائقة الكتلة. تعتمد هذه النتائج على نظريات اقترحت منذ أكثر من عقد.
في الكون المبكر، حوالي 300 مليون سنة بعد الانفجار العظيم، تشكلت النجوم الأولى من سحب الهيدروجين والهيليوم. نشرت دراسة في Proceedings of the National Academy of Sciences في 14 أكتوبر 2025، بقيادة كوسمين إيلي من جامعة كولغيت، بالإضافة إلى شافات محمود، جيليان بولين، وكاثرين فريز، تحليل بيانات JWST لتحديد أربعة مرشحين لنجوم مظلمة فائقة الكتلة.
هذه الأجسام —JADES-GS-z14-0، JADES-GS-z14-1، JADES-GS-z13-0، وJADES-GS-z11-0—، عند انزياحات حمراء تصل إلى 14، تظهر توقيعات طيفية متسقة مع النجوم المظلمة فائقة الكتلة. «النجوم المظلمة فائقة الكتلة هي سحب عملاقة ساطعة للغاية، لكنها منتفخة، مصنوعة أساسًا من الهيدروجين والهيليوم، والتي تدعم نفسها ضد الانهيار الجاذبي بواسطة كميات ضئيلة من المادة المظلمة المتفككة ذاتيًا داخلها»، شرح إيلي.
نشأ المفهوم في ورقة بحثية نشرت في Physical Review Letters عام 2008 بقلم فريز، دوغ سبوليار، وباولو غوندولو، مع توسعات في 2010 تفصل كيف يمكن لهذه النجوم أن تنمو كبيرة وتنهار إلى ثقوب سوداء فائقة الكتلة. حددت دراسة PNAS لعام 2023 مرشحين سابقًا باستخدام بيانات فوتومترية؛ الآن، يؤكد التحليل الطيفي باستخدام NIRSpec في JWST التوافق.
فريز، مديرة معهد واينبرغ في جامعة تكساس في أوستن، أشارت: «للمرة الأولى، حددنا مرشحين لنجوم مظلمة فائقة الكتلة طيفيًا في JWST، بما في ذلك الأجسام الأقدم عند الانزياح الأحمر 14، فقط 300 مليون سنة بعد الانفجار العظيم. وزنها مليون مرة أكثر من وزن الشمس، هذه النجوم المظلمة المبكرة مهمة ليس فقط في تعليمنا عن المادة المظلمة، بل أيضًا كسابقات للثقوب السوداء فائقة الكتلة المبكرة التي رُصدت في JWST».
الميزة الرئيسية هي خط امتصاص عند 1640 أنجستروم من الهيليوم المؤين، المُلاحظ في JADES-GS-z14-0 بنسبة إشارة إلى الضجيج حوالي 2. وصف إيلي هذا بأنه «توقيع سلاح مدخن». رصدت ملاحظات ALMA لنفس الجسم انبعاث الأكسجين، مما يشير إلى بيئة غنية بالمعادن، ربما من اندماج أو تكوّن مشترك مع نجوم عادية.
هذه النجوم المظلمة، المدعومة بجسيمات هائلة الكتلة تتفاعل بضعف (WIMPs) تتفكك في هالات المادة المظلمة، يمكن أن تحل ألغازًا مثل المجرات المبكرة الساطعة بشكل غير متوقع وأصول الثقوب السوداء في الكوازارات البعيدة.