Hva skjedde egentlig da de første stjernene ble til, noen få hundre millioner år etter Big Bang?

Tidligere har kunnskapen vår om disse hendelsene stort sett kommet fra beregninger og simuleringer. Det er nemlig vanskelig å se så langt tilbake i tida.

Men så kom endelig romteleskopet James Webb opp i bane. Siden begynnelsen av 2022 har teleskopet stirret ut i rommet, lengre ut enn vi noensinne har sett.

Og det betyr også lengre tilbake i tida enn noen gang.

For lys bruker tid på å nå fra A til B. Lyset som i dag når oss fra vår nærmeste nabostjerne, Proxima Centauri, har brukt over fire år på å reise hit. Vi ser altså stjernen slik den så ut for fire år siden.

Og jo lengre ut i rommet vi stirrer, jo lengre tilbake i tida ser vi.

Galakser, eller…?

I 2022 kom nyhetene om at James Webb hadde sett så langt ut i rommet, at det hadde fanget lyset fra galakser som fantes i universets spede begynnelse. Den aller fjerneste galaksen, JADES-GS-z13-0, ble dannet bare 320 millioner år etter Big Bang.

Men nå stiller tre astrofysikere spørsmål ved dette.

Altså, de tviler ikke på at observasjonene til James Webb er riktige. Men de lurer på tolkningen.

Cosmin Ilie fra Colgate University i USA og hennes kollegaer mener de tidlige galaksene kanskje ikke er galakser i det hele tatt. De tror i stedet de kan være stjerner. Og ikke en hvilken som helst stjerne.

De tror det kan dreie seg om mørke stjerner.

Puff av energi

Ingen vet om mørke stjerner virkelig eksisterer. Men i 2008 kom en gruppe forskere med en ide:

Hva om det finnes stjerner som ikke får energien sin fra fusjons-reaksjoner i kjernen, slik alle kjente stjerner gjør. Hva om de i stedet er drevet av mørk materie?

Vi vet fortsatt ikke hva mørk materie er, men en av teoriene sier at det er en type partikkel kalt WIMP. Disse partiklene vil virke slik at de opphever hverandre hvis de møtes. Altså: Hvis to WIMPer krasjer, vil partiklene forsvinne, og etterlate seg et puff av energi.

Det er slik energi forskerne tror kan drive en mørk stjerne.

Drevet av mørk materie

Forskerne tenker seg at en mørk stjerne kan oppstå ved at skyer av masse hydrogen og helium – og litt mørk materie – trekker seg sammen.

Når det blir tett nok, begynner partikler av mørk materie å møte hverandre – og bli til utallige puff av energi i hele skyen. Denne utløste energien hindrer hydrogenet og heliumet i å samle seg tett nok til at det oppstår fusjons-reaksjoner, som i vanlige stjerner.

I stedet blir det altså energien fra den mørke materien som driver stjernen.

Teorien sier at en slik mørk stjerne kan bli helt enorm. Den kan samle mange millioner ganger så mye stoff, og lyse milliarder ganger sterkere, enn vår egen sol.

Altså like sterkt som galakser.

Kan ha funnet mørke stjerner

Det er her observasjonene fra James Webb kommer inn. Ilje og kollegaene hennes har studert dataene av JADES-GS-z13-0 og tre av de andre tidlige galaksene som ble oppdaget.

Nå mener de at tre av disse kanskje ikke er galakser, men mørke stjerner. Forskerne presenterte nylig funnene sine i det vitenskapelige tidsskriftet PNAS.

Dersom mange tidlige galakser faktisk viser seg å være mørke stjerner, vil det kunne forklare en del rare observasjoner i universet, mener forskerne.

For eksempel funnene av forbløffende mange objekter som til nå har vært tolket som galakser i det tidlige universet.

Ilje og kollegaene tror også at de enorme mørke stjernene etter hvert kollapser og blir til supermassive sorte hull. Dette kan forklare hvor slike sorte hull kommer fra.

Ingen sikre svar, enda

Det er imidlertid slett ikke sikkert at Ilje og kollegaene har rett. Observasjonene fra James Webb er ikke gode nok til å avgjøre om det vi ser er galakser eller mørke stjerner.

Men romteleskopet kan gi bedre svar med tida.

Nye, spesifikke målinger vil kunne gi nok informasjon til å avgjøre om vi virkelig har å gjøre med mørke stjerner, mener forskerne.

Det kan i så fall få store konsekvenser, tror de.

Dersom dette virkelig er mørke stjerner, vil vi kunne finne ut mer om dette mystiske stoffet. Kanskje kan egenskapene til disse mørke stjernene fortelle oss mer om hva mørk materie egentlig er.

Referanse:

Cosmin Ilie, Jillian Paulin, Katherine Freese, Supermassive Dark Star candidates seen by JWST, PNAS, juli 2023. 

LES OGSÅ:

Hvor fort utvider universet seg? Forskere har brukt norsk metode for å regne det ut

NASAs nye sjefsforsker om det de ser fra verdensrommet: – Bevis på klimaendringer