Když se po Velkém třesku začaly formovat první hvězdy, vědci dlouho předpokládali, že šlo o objekty tvořené převážně vodíkem a heliem, zářící díky jaderné fúzi. Jenže nový výzkum vedený Cosminem Iliem z Colgate University ukazuje, že některé z těchto prahvězd se mohly chovat zcela jinak.

Namísto klasické fúze by jejich energii mohla zajišťovat temná hmota - neviditelná složka vesmíru, která tvoří asi čtvrtinu jeho celkové hmotnosti. V jádru takové hvězdy by se částice temné hmoty vzájemně anihilovaly a uvolňovaly teplo, které bránilo hvězdě v gravitačnímu zhroucení. Výsledkem by byly obrovské, ale „nadýchané“ hvězdy, zářící překvapivě jasně - přestože v nich neprobíhá žádná fúze.

První přímé stopy ve Webbových datech

Ilieho tým analyzoval čtyři mimořádně vzdálené objekty označené jako JADES-GS-z14-0, JADES-GS-z14-1, JADES-GS-z13-0 a JADES-GS-z11-0. Všechna tato světla pocházejí z doby, kdy byl vesmír starý zhruba 300 milionů let. Spektrální data z přístrojů NIRCam a NIRSpec na teleskopu JWST ukazují, že by skutečně mohlo jít o temné hvězdy.

Jedním z klíčových znaků, který tým zaznamenal, je absorpční čára na vlnové délce 1640 angströmů - stopa po ionizovaném heliu, která je pro temné hvězdy typická. Právě tento „kouřový důkaz“ byl vůbec poprvé pozorován v objektu JADES-GS-z14-0, a i když má zatím nízký poměr signálu k šumu, jde o zásadní moment.

„Je to poprvé, kdy jsme našli potenciální důkaz o existenci temné hvězdy,“ říká Ilie. „A už samotný fakt, že takový signál ve Webbových datech existuje, je ohromující.“

Zdroj: Shutterstock

Když temnota tvoří světlo

Představa, že temná hmota může vytvářet hvězdy, není zcela nová. Teorii poprvé rozvinula Katherine Freese z Texaské univerzity v Austinu už v roce 2008. Spolu s Dougem Spolyarem a Paolem Gondolem tehdy popsali, jak by anihilace částic temné hmoty mohla „rozžehnout“ první hvězdy - a jak by právě tyto objekty mohly časem zkolabovat do supermasivních černých děr.

Nové Webbovy snímky však dávají této hypotéze konkrétní podobu. Pokud se potvrdí, že pozorované objekty skutečně odpovídají temným hvězdám, mohlo by to vyřešit hned dvě dlouholeté záhady:

• proč JWST vidí tak jasné a kompaktní galaxie v raném vesmíru,
• a odkud se vzaly supermasivní černé díry, které pohánějí nejstarší kvasary.

Zajímavým zjištěním je, že u jednoho z objektů - JADES-GS-z14-0 - byla pomocí chilského radioteleskopu ALMA zachycena i přítomnost kyslíku. To znamená, že temná hvězda mohla být součástí většího systému nebo vznikla splynutím dvou struktur - například když se temná hvězda dostala do galaxie s již existujícími prvky.

Takové situace otevírají fascinující možnost, že temné a běžné hvězdy mohly koexistovat a vzájemně ovlivňovat vývoj raného vesmíru.