Temné hvězdy, jak se zdá, skutečně existovaly

Počáteční stádium našeho vesmíru možná obývaly hvězdy úplně jiného typu, než jak je známe dnes. Vesmírný teleskop Jamese Webba nejspíš potvrdil dávnou teorii o temných hvězdách.

První hvězdy vesmíru se pravděpodobně značně lišily od dnešních hvězd. Skládaly se sice ze stejných chemických prvků - vodíku a malého množství helia, neměly ale logicky žádné příměsi těžších kovů (ty ještě ve vesmíru neexistovaly, protože je syntetizovaly až první generace běžných hvězd dnešního typu. 

 Zato ale pravděpodobně obsahovaly velké množství temné hmoty. 

Temná hvězda

Vzhledem k tomu, že na sebe temná hmota a běžná hmota působí gravitačně, mohly kolem sebe shluky temné hmoty v raném vesmíru nashromáždit značné množství vodíku a hélia (s výjimkou malého množství lithia to byly jediné chemické prvky, které vznikly při velkém třesku). 

Tato hmota se pak mohla působením vlastní gravitace dále zahušťovat. Aby se z ní mohl vytvořit stabilní útvar v dynamické rovnováze, potřebovala nějaký zdroj energie. O ten se v dnešních hvězdách stará termojaderná fúze, v temné hvězdě ji ovšem mohla poskytnout temná hmota. V některých modelech a teoriích, které se týkají temné hmoty, se mluví o anihilaci částic a antičástic této zajímavé látky. Následně vznikají kvanta gama záření a neutrina. Tyto vysokoenergetické částice by zabránily zhroucení oblaku hmoty, podobně jako jaderná fúze udržuje v gravitační rovnováze dnešní běžnou hvězdu.

Takové temné hvězdy (temné proto, že nezískávají svou energii jadernou fúzí) by měly mít gigantické rozměry -  s průměrem desítek nebo dokonce set tisíc násobků průměru běžných hvězd. 

Na rozdíl od dnešních hvězd ale byly jen málo zářivé (v tom smyslu, v jakém si představujeme záření hvězdy dnes) a měly by mít ve srovnání s běžnou hvězdou nízkou hustotu. Kvůli tomu také nemohly naše teleskopy dosud zachytit jejich záření. Takový zdroj světla by byl příliš matný a slabý na to, aby byl vidět v té vzdálenosti, ve které se aktuálně nachází. 

Vesmírný teleskop Jamese Webba

Situace se změnila v okamžiku, kdy byl uveden do provozu nový vesmírný teleskop, který byl pojmenován po Jamesi Webbovi, někdejším řediteli NASA. Tento teleskop se specializuje na sledování infračervené části spektra. V praxi to znamená, že zachycuje například tepelné záření zrnek vesmírného prachu - ale také záření, které je díky velké vzdálenosti zdroje přesunuto do infračervené části spektra (tzv. rudý posuv). Zachycuje tak záření pradávných galaxií, které vznikaly těsně po Velkém třesku. 

Některé z objevených galaxií s vysokým rudým posuvem by mohly být ve skutečnosti temnými hvězdami, jsou si jistí vědci, kteří dané jevy zkoumají. 

Takové obří hvězdy zůstávají poměrně chladné a nevytvářejí žádné horké jádro, ve kterém by probíhaly termonukleární reakce - svou energii, která dovoluje obřímu útvaru vzdorovat vlastní gravitaci, mohou teoreticky získávat z anihilace temné hmoty (viz výše). 

Jakmile jí pak zásoby temné hmoty dojdou, musí se nutně zhroutit - a vytvoří obří černou díru. To by vysvětlovalo, proč ve vesmíru pozorujeme galaxie, v jejichž centru se nachází podobné obří černé díry. 

Kandidáti na temné hvězdy dostali názvy JADES-GS-z11, z12 a z13-0. Mají parametry, které se shodují s teoretickými parametry pro temné hvězdy. Naopak neodpovídají tomu, jak by měly vypadat klasické galaxie. 

Teleskop se bude těmto objektům samozřejmě věnovat i v budoucnosti. 

Podpořit by ho mohl nový vesmírný teleskop Nancy Grace Roman Space Telescope. Jeho vypuštění je plánováno na květen 2027. 

Bude se jednat o širokoúhlý teleskop pracující v infračervené části spektra, který bude mít dobré předpoklady k průzkumu vzdáleného vesmíru. Teleskop by mohl být schopen pozorovat supertěžké temné hvězdy s hmotností větší než 100 000 Sluncí. 

Temné hvězdy s takovými rozměry pravděpodobně nebyly moc časté. Spíše se jednalo o objekty s hmotností kolem 10 000 Sluncí. S trochou štěstí a s pomocí gravitačních čoček by ale pak mohly být pozorovány i tyto běžnější a menší útvary. 

https://arxiv.org/pdf/0709.2369v1.pdf,https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2305762120,https://www.jpl.nasa.gov/missions/the-nancy-grace-roman-space-telescope