詹姆斯韋伯太空望遠鏡可能發現了宇宙中第一顆由暗物質驅動的恆星。

“超大質量暗星是巨大的、極其明亮的雲。但有密集的氣泡，主要來自氫和氦。這是由引力塌縮所支持的，其中有少量的自湮滅暗物質，”伊利說。超大質量暗星和黑洞遺跡可能是解決最近兩個天文謎團的關鍵：JWST 和 ii 觀測到的比預期更大、極其明亮但緊湊且遙遠的星系。驅動觀測到的最遙遠類星體的超大質量黑洞的起源。

凱瑟琳·弗里斯 (Katherine Freese) 與道格·斯波利亞爾 (Doug Spolyar) 和保羅·岡多洛 (Paolo Gondolo) 首次提出了暗星的想法，並在 物理審查信 2008年，這項研究概述了早期宇宙中暗星如何生長並坍縮成超大質量黑洞。 2010 年，Freese、Ilie、Spolyar 及其合作者將該理論擴展為 天體物理學雜誌描述兩種可能導致暗星變得如此巨大的過程，並預測它們可能孕育出已知存在的最早類星體中發現的黑洞。

據信暗物質約佔宇宙的四分之一。但它的本質仍然是科學最大的謎團之一。研究人員認為它含有一種尚未被發現的基本粒子。數十年的實驗一直在尋找這些粒子。但仍然沒有成功。一種主要的可能性是弱相互作用大粒子（WIMP）。當兩個弱相互作用粒子相撞時，它們預計會互相消滅。它釋放的能量可以加熱正在塌陷的氫雲。並使它像一顆明亮的暗星一樣閃耀。

大爆炸後幾億年的條件 在被稱為暗物質暈的密集區域內，這似乎是此類恆星形成的理想選擇。這些是預計出現第一批正常恒星的區域。

“我們第一次通過 JWST 的光譜識別出超大質量暗星候選者，包括紅移 14 處的最早天體，即大爆炸後僅 300 邁爾的天體，”傑夫和蓋爾·科多斯基捐贈物理學主席、德克薩斯大學奧斯汀分校溫伯格研究所和德克薩斯宇宙學與天體物理學中心主任弗里斯說。它的重量比太陽重數百萬倍。它不僅在教導我們了解暗物質方面很重要。 “但它也是 JWST 看到的早期超大質量黑洞的祖先，否則很難解釋。”

2023年 附： Ilie、Paulin 和 Freese 對第一顆超大質量暗星（JADES-GS-z13-0、JADES-GS-z12-0 和 JADES-GS-z11-0）的研究已使用 JWST 的 NIRCam 儀器的光度數據進行了識別。 JWST 的 NIRSpec 儀器的光譜也可用於這些物體。和其他物體還有一些距離更遠。該團隊現在包括 Shafaat Mahmud，分析了四個有史以來最遠天體（包括 2023 年研究中的兩個合格天體）的光譜和形態：JADES-GS-z14-0、JADES-GS-z14-1、JADES-GS-13-0 和 JADES-GS-z11-0。每個物體都被發現與超大質量暗星的解釋一致。

JADES-GS-z14-1 未固定 這意味著它對應於點源，例如非常遙遠的超大質量恆星。其他三顆星非常緊湊。可以通過形成星雲的超大質量暗星（例如恆星周圍的電離H和He氣體）來模擬。這項研究中分析的四個天體也與文獻中對星系的解釋一致。暗星有一個煙槍符號。由於其大氣中存在大量電離氦，因此具有吸收 1,640 埃光的特性。事實上，所分析的四個物體之一顯示出這一特徵的跡象。

“這項研究過程中最激動人心的時刻之一是我們發現 JADES-GS-z14-0 光譜中 1640 埃的吸光度降低。儘管這一特徵的信噪比相對較低 (S/N~2)，但這是我們第一次發現暗星的潛在確鑿證據。這本身就令人驚奇，”Ilie 說。

天文學家使用阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列（ALMA）測量同一物體的光譜。這揭示了氧氣的存在。透過星雲的發射線 研究人員表示，如果這兩種光譜特徵都得到證實，該物體就不可能是一顆孤立的暗星。但它也可能是一顆埋藏在富含金屬的環境中的暗星。這可能是合併的結果。含有暗星的暗物質暈與星系合併。或者，暗星和正常星可能在同一主暈中形成。研究人員現在意識到，這是可能的。

超大質量暗星的識別開啟了根據觀測到的特性了解暗物質粒子的可能性。並將創建一個新的天文學領域：研究由暗物質驅動的恆星。本次發布 附： 這項研究是朝這個方向邁出的重要一步。

籌款致謝： 這項研究得到了以下機構的大量資助：科爾蓋特大學研究委員會、皮克跨學科科學研究所、美國能源部高能物理項目辦公室、瑞典研究委員會、LSST。發現聯盟、布林森基金會、WoodNext 基金會和科學進步研究公司基金會。