ダークスター：ジェイムズ・ウェッブは宇宙最初のダークマターを燃料とする巨大天体を見ているのか？
天体物理学者たちは、ジェイムズ・ウェッブ望遠鏡がとらえた3つの明るい天体が「ダークスター」—ダークマターの対消滅によってエネルギーを得る、初期宇宙の巨大な実体—である可能性を提唱している。これは銀河形成に関する我々の理解を一変させるだろうか？
ダークスター：宇宙論的含意を秘めた仮説的実体
ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）は、その初年度にすでに多くの興味深い観測結果を明らかにしてきたが、新たな研究は、宇宙に対する我々の認識を根本から変える発見を示唆しているかもしれない。天体物理学者の一団によれば、ウェッブが宇宙の深部でとらえた3つの光る天体は、ダークマターの対消滅によってエネルギーを得る仮説上の天体である最初の「ダークスター」である可能性がある。
ウェッブ望遠鏡の比類なき能力により、我々は宇宙の最も遠い領域をのぞき込み、その過程でこれまで以上に過去へとさかのぼることができる。しかし、この能力は、ビッグバン以降に経過した時間に反する速度で銀河がその年齢に対してより発達して見え、規模を増しているという観測とともに、宇宙に関する現在の理解を揺るがし続けている。我々の銀河形成に関する理解を再考する必要があるか、あるいは宇宙は我々の推定よりも古いのかもしれない。
最近の研究論文は新奇なアイデアを提示している。初期宇宙で観測されている実体の一部は、銀河ではなく「ダークスター」なのではないだろうか？ 核融合によってエネルギーを得る通常の恒星とは異なり、ダークスターは中心部におけるダークマター粒子の相互消滅から熱を生じると推測されている。将来の観測：ダークスターの謎を解く鍵
存在すると仮定すれば、ダークスターは通常の恒星をはるかにしのぐ規模となり、1000万個の太陽に相当する質量を内包し、100億個の太陽に相当する明るさを放射するだろう—ただし可視光ではなく赤外線で。その直径は1万倍に達するため、もし我々の太陽がダークスターであれば、冥王星の軌道にまで及ぶ太陽系全体を包み込むことになる。
理論モデルは、初期宇宙におけるダークスターの可能性を示唆している。それらはまた、初期宇宙で観測される大質量銀河の豊富さという謎を解明する可能性もある。ダークスター内のダークマター「燃料」が使い果たされると、残った物質はブラックホールへと崩壊し、超大質量ブラックホールの基礎を築き、銀河形成の過程を加速させるかもしれない。時期尚早に現れるように見える一部の銀河は、実際にはダークスターである可能性がある。なぜなら、それほど遠い距離からは同様に見えるからである。本研究の研究者たちは、ウェッブのデータの中から、JADES-GS-z13-0、JADES-GS-z12-0、JADES-GS-z11-0として知られる最初の3つのダークスター候補を特定したと主張している。
しかし、この仮説がどれほど魅力的であっても、それは依然としてきわめて推測的である。ダークスターの存在が確認されていないだけでなく、それらを燃料とするダークマターの存在も不確かである。さらに、この理論が成立するために必要なダークマターの形態は、提案されているいくつかのうちの一つにすぎない。したがって、最も単純な説明、すなわちオッカムの剃刀は、この仮説を支持しない。
研究共著者であるKatherine Freeseは、「標準模型の中の何かを調整する必要がある可能性の方が高い。なぜなら、我々が行ったようにまったく新しいものを提唱することは、一般により可能性が低いからである。しかし、初期銀河に似たこれらの天体の一部が実際にダークスターであれば、我々の銀河形成シミュレーションは観測により正確に一致することになる」と認めている。
ここでの明るい兆候は、これらの仮説上の暗黒星がテスト可能であることだ。ウェッブ望遠鏡による将来の観測は、特定の周波数帯での光の減光や強度の増大など、特定の特性を調査でき、これらの天体の特定に役立つ可能性がある。
初出：PNAS画像クレジット：Freepikタグ：暗黒星, ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の発見, JWST暗黒物質, 初期宇宙の銀河, 暗黒物質の対消滅, JADES-GS-z13-0, 宇宙進化論, 超大質量ブラックホールの起源, 暗黒星仮説, Katherine Freese天体物理学