ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の観測から、宇宙の最も初期の星は核融合ではなくダークマターの消滅によって駆動される超大質量ダークスターだった可能性が示唆されている。新たな研究では、この記述に一致する4つの遠方オブジェクトが特定され、初期の明るい銀河や超大質量ブラックホールを潜在的に説明する。これらの発見は10年以上前に提案された理論に基づいている。
ビッグバン後約3億年で、初期宇宙において最初の星が水素とヘリウムの雲から形成された。2025年10月14日にProceedings of the National Academy of Sciencesに掲載された研究は、Colgate大学のCosmin Ilieが主導し、Shafaat Mahmud、Jillian Paulin、Katherine Freeseとともに、JWSTのデータを分析して超大質量ダークスターの4つの候補を特定した。
これらのオブジェクト—JADES-GS-z14-0、JADES-GS-z14-1、JADES-GS-z13-0、およびJADES-GS-z11-0—は、赤方偏移が最大14に達し、超大質量ダークスターと一致するスペクトル特徴を示す。「超大質量ダークスターは極めて明るく、巨大だがふくらんだ雲で、主に水素とヘリウムからなり、重力崩壊に対して内部の微量の自己消滅ダークマターによって支えられている」とIlieは説明した。
この概念は、2008年のPhysical Review Letters論文でFreese、Doug Spolyar、Paolo Gondoloによって提唱され、2010年に拡張され、このような星が巨大化して超大質量ブラックホールに崩壊する可能性が詳述された。2023年のPNAS研究では、光度データを使って候補が指摘されていたが、現在、JWSTのNIRSpecによる分光分析が適合性を確認している。
UT AustinのWeinberg Institute所長であるFreeseは、「JWSTで初めて、分光学的超大質量ダークスター候補を特定した。これには赤方偏移14の最も初期のオブジェクトが含まれており、ビッグバン後わずか3億年である。太陽質量の100万倍を有するこうした初期ダークスターは、ダークマターについてだけでなく、JWSTで観測された初期超大質量ブラックホールの前駆体としても重要だ」と述べた。
重要な特徴は、電離ヘリウムからの1640オングストロムの吸収線で、JADES-GS-z14-0で信号対雑音比約2で観測された。Ilieはこれを「決定的証拠の特徴」と表現した。同じオブジェクトのALMA観測では酸素放出が検出され、金属豊富な環境を示唆しており、合併や通常の星との同時形成の可能性がある。
ダークマターのハローで消滅する弱く相互作用する質量粒子（WIMPs）によって駆動されるこれらのダークスターは、予期せぬほど明るい初期銀河や遠方クエーサーのブラックホールの起源などの謎を解決する可能性がある。