Dunkler Stern – einfach erklärt

Grundidee und Bedeutung

Ein Dunkler Stern, auch Dunkelstern genannt, ist ein hypothetischer Stern. Er besteht wie andere Sterne überwiegend aus Wasserstoff und Helium, erzeugt seine Energie jedoch nicht durch Wasserstoffbrennen oder andere Kernfusion. Stattdessen entsteht die Energie durch die Vernichtung Dunkler Materie.

Dunkle Sterne wären ein indirekter Beweis für Teilchen der Dunklen Materie. Außerdem könnten sie helfen, die Entwicklung des frühen Universums besser zu verstehen, etwa das frühe Auftauchen supermassiver Schwarzer Löcher. Im Jahr 2023 meldete eine Forschungsgruppe, mithilfe von Bildern des James-Webb-Weltraumteleskops Kandidaten für Dunkle Sterne identifiziert zu haben.

Energieerzeugung durch Dunkle Materie

Als mögliche Teilchen der Dunklen Materie gelten WIMPs. Die Abkürzung steht für „weakly interacting massive particles“, auf Deutsch „schwach wechselwirkende massereiche Teilchen“. WIMPs könnten ihre eigenen Antiteilchen sein.

Wenn WIMPs im Inneren eines Sterns miteinander kollidieren, können sie sich gegenseitig vernichten. Bei diesem Vorgang wird Energie frei. Obwohl Dunkle Materie nur etwa 0,1 Prozent der stellaren Masse ausmachen würde, könnte sie daher als Energiequelle ausreichen. Aus diesem Grund könnten Dunkle Sterne zu den ersten Sternen gehört haben, die im Universum als Population-III-Objekte aufleuchteten.

Vermutete Eigenschaften und Entwicklung

Simulationsrechnungen zufolge könnten Dunkle Sterne einen Durchmesser von circa 10 astronomischen Einheiten und eine Oberflächentemperatur von 10.000 Kelvin besitzen. Ihre fotometrischen und spektroskopischen Eigenschaften, also ihre messbare Helligkeitsverteilung und ihr Spektrum, würden dann denen von Riesensternen entsprechen.

Während ihrer weiteren Entwicklung könnten sie zusätzliche Materie aus ihrer Umgebung akkretieren, also ansammeln. Dadurch könnten sie Massen von bis zu einer Million Sonnenmassen und eine Leuchtkraft vom bis zu 10 Milliarden-Fachen der Sonne erreichen. Solche Objekte im frühen Universum wären in Reichweite des James Webb Space Telescope.

Nach dem Verbrauch der Dunklen Materie würden die Sterne in ein Schwarzes Loch kollabieren. Sie gelten deshalb als mögliche Quellen für die supermassereichen Schwarzen Löcher in den Zentren von Galaxien.