超大質量暗黒物質星の兆候が初期宇宙に現れる

天文学者らが、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の観測で、核融合ではなく暗黒物質の消滅によって駆動される暗黒星の最初の兆候を検出した可能性がある。これらの天体は、超大質量ブラックホール、小さな赤い点、青い怪物といった初期宇宙の謎の特徴を説明できるかもしれない。研究者らは、これらが大質量ブラックホールの種となり、暗黒物質の本質についてのヒントを提供すると示唆している。

初期宇宙の密集した条件下で、十分な暗黒物質を含むガス雲が崩壊すると暗黒星が生まれ、核融合が始まる前に暗黒物質の消滅が星を駆動する。このプロセスにより、暗黒星は通常の星のように重い元素を融合して燃料を消費しブラックホールになる前に、早期に崩壊せずに巨大に成長できる。

テキサス大学オースティン校のKatherine Freese氏率いるチームがこれらの星の進化をモデル化し、暗黒星は1,000から1,000万太陽質量の間で不安定に達し、一般相対性理論によりブラックホールへ崩壊すると計算した。カリフォルニア大学サンディエゴ校のGeorge Fuller氏は説明した:「普通の太陽質量級の星を取り、核反応ではなく暗黒物質の消滅をエネルギー源とするよう暗黒物質を加え、継続的に供給し続けられる。十分な暗黒物質を供給し続けていれば、核進化による問題に決して陥らない。」

このメカニズムは、ビッグバン後わずか数億年で観測された超大質量ブラックホールの謎を解く。Freese氏は「100太陽質量のブラックホールから、どうやって数億年で10億太陽質量に到達するのか?標準的な星からブラックホールを作るだけでは不可能だ」と指摘した。暗黒星は急速成長に必要な大きな種を提供できる。

ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の遠方の小さな赤い点や青い怪物のデータは、当初コンパクトな銀河と思われたが、暗黒星の特徴とも一致する。Freese氏のグループは、通常の星や銀河には冷たすぎる波長でのスペクトル吸収の暫定的な兆候を発見した。ただし、Freese氏は「現在の候補すべてで、スペクトルに等しく適合するのは超大質量暗黒星一つか、通常星の銀河全体の二つだ」と注意を促した。

ウィスコンシン大学マディソン校のDan Hooper氏は証拠を「彼らが探している非常に説得力のあるもの」と評したが、決定的ではない。日本High Energy Accelerator Research OrganizationのVolodymyr Takhistov氏によると、暗黒星の確認は特にブラックホール種子の場合、崩壊質量が暗黒物質粒子の大きさに依存するため暗黒物質の性質を明らかにする。銀河との区別のため、より精密なJWST観測が必要だ。

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