Begin 2025 identificeerde de James Webb-ruimtetelescoop drie astronomische afwijkingen die mogelijk een radicaal nieuwe klasse objecten vertegenwoordigen: donkere sterren. Hoewel de naam misleidend is (ze zijn niet donker en nauwelijks sterren), zouden deze hypothetische entiteiten ons begrip van de vorming van sterren kunnen hervormen en, cruciaal, licht kunnen werpen op de ongrijpbare aard van donkere materie.
Het mysterie van donkere materie
Donkere materie maakt grofweg 27% van het heelal uit, maar is nog steeds niet met conventionele middelen waar te nemen. In tegenstelling tot gewone materie heeft het geen interactie met licht of andere elektromagnetische straling. We concluderen het bestaan ervan alleen op basis van de zwaartekrachteffecten op zichtbare materie. De vraag blijft: wat is het?
Veel theorieën suggereren dat donkere materie bestaat uit deeltjes die hun eigen antideeltjes zijn. Wanneer deze botsen, vernietigen ze, waardoor enorme hoeveelheden energie vrijkomen. Deze energie is de sleutel om te begrijpen hoe donkere sterren kunnen ontstaan en schijnen.
Hoe donkere sterren hadden kunnen schijnen
Het standaardmodel voor stervorming gaat ervan uit dat de zwaartekracht het oorspronkelijke waterstof en helium doet instorten, waardoor kernfusie ontstaat. Maar wat als donkere materie een actieve rol zou spelen? Als de dichtheid van donkere materie in deze vroege formaties hoog genoeg zou zijn, zouden frequente deeltjesbotsingen enorme hitte genereren, waardoor conventionele kernfusie zou worden voorkomen. Het resultaat: een sterachtig object dat niet wordt aangedreven door fusie, maar door vernietiging van donkere materie.
Door dit proces kunnen deze objecten veel langer schijnen dan traditionele sterren, en bij een lagere temperatuur.
Donkere sterren identificeren
Astronomen kunnen bij het zoeken naar deze objecten naar specifieke kenmerken zoeken:
- Leeftijd: De meest afgelegen (en dus oudste) objecten vertonen een extreme roodverschuiving in hun lichtspectrum.
- Samenstelling: Donkere sterren zouden vrijwel geen zware elementen moeten bevatten, omdat ze vrijwel volledig uit primordiaal waterstof en helium bestaan.
- Grootte: Ze zullen naar verwachting enorm groot zijn en potentieel tientallen astronomische eenheden omvatten (de afstand tussen de aarde en de zon). Sommige kunnen zelfs een massa bereiken die 10.000 tot 10 miljoen keer groter is dan die van onze zon.
- Helderheid: Ondanks hun koele temperaturen zouden ze door hun enorme formaat uitzonderlijk helder zijn.
Recente gegevens van de James Webb Telescoop hebben objecten met een hoge roodverschuiving aan het licht gebracht die conventionele verklaringen tarten en mogelijk wijzen op het bestaan van donkere sterren.
Van donkere sterren naar zwarte gaten?
Het lot van een donkere ster hangt af van zijn massa. Kleinere exemplaren kunnen uiteindelijk kernfusie veroorzaken en gewone sterren worden. Maar superzware donkere sterren zouden direct ineen kunnen storten tot zwarte gaten, wat mogelijk de snelle vorming zou kunnen verklaren van de superzware zwarte gaten die worden waargenomen in de centra van sterrenstelsels, waaronder onze eigen Melkweg. Een voorbeeld is UHZ-1, een zwart gat dat slechts 500 miljoen jaar na de oerknal ontstond – te snel om door de huidige modellen te kunnen worden verklaard.
Een waarschuwing
De Dark Star-hypothese is niet zonder sceptici. Sommige wetenschappers beweren dat alleen de aanwas van materie de waargenomen afwijkingen kan verklaren. Er zijn meer gegevens en verfijnde theoretische modellen nodig om te bevestigen of deze objecten echt donkere sterren zijn of eenvoudigweg ongebruikelijke sterrenstelsels.
Ondanks de onzekerheid zijn de potentiële implicaties enorm. Donkere sterren bieden een uniek observatiepad om donkere materie en de vroegste stadia van de kosmische evolutie te bestuderen. Als ze worden bevestigd, zouden ze niet alleen ons begrip van de vorming van sterren herschrijven, maar ook een cruciaal stukje opleveren in de puzzel van de ontbrekende massa van het universum.
