The first stars in the Universe are thought to have formed in high dark matter density minihalos about 200 million years after the Big Bang. If these stars were able to contract dark matter into their stellar core while forming, some of them might have turned into dark stars (DSs) powered by the heat from dark matter annihilation. The possibilities for detection of DSs with the upcoming James Webb Space Telescope (JWST), scheduled for launch in 2021, is investigated in this work. With DS models generated in Spolyar et al. (2009) and atmosphere spectra from Gustafsson et al. (2008), spectral analysis has been carried out in MATLAB to find the unique colors of DSs compared to galaxies generated in Zackrisson et al. (2017) at z ≈ 7 − 11. It was found that lower temperature DSs (Teff ≤ 7800K) are distinguishable from galaxies and that they would be bright enough to be detected with the JWST provided a magnification factor of µ ≈ 160−1000 with the use of gravitational lensing. More recent DS models reveal that the DS of temperature Teff = 7800K is detectable even without the use of gravitational lensing. However, the probability of finding one today is really small due to DSs’ presumably short lifetime. The results of this work are hoped to give a better understanding of the properties of DSs and to increase the probability of finding one in the large imaging survey carried out by the JWST. / De första stjärnorna i universum antas ha bildats i minihalos med hög densitet av mörk materia omkring 200 miljoner år efter Big Bang. Om dessa stjärnor kunde dra till sig mörk materia under sitt bildande kan vissa av dem ha utvecklats till mörka stjärnor (s.k. dark stars) med mörk materia som energikälla. I detta arbete undersöks möjligheterna att upptäcka dem med det kommande James Webb Space Teleskopet (JWST) som planeras för uppskjutning år 2021. Med dark starmodeller genererade i Spolyar et al. (2009) och atmosfärspektra från Gustafsson et al. (2008) har spektralanalys utförts i MATLAB för att hitta vilka dark stars som går att urskilja från galaxer genererade i Zackrisson et al. (2017) vid z ≈ 7−11. Det visade sig att dark stars med låg temperatur (Teff ≤ 7800K) är urskiljbara och att de flesta av dessa dark stars, vid en förstoringsfaktor av µ ≈ 160−1000 vid användning av gravitationell linsning, är tillräckligt ljusstarka för att kunna detekteras. Jämfört med senare dark star-modeller skulle även Teff = 7800K DSs kunna detekteras utan användning av gravitaionell linsning. Sannolikheten att hitta en dark star är fortfarande väldigt liten på grund av dess förmodade korta livstid. Resultaten av detta arbete hoppas kunna ge en bättre förståelse för egenskaperna hos mörka stjärnor samt öka sannolikheten för detektion med JWST.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:uu-356206 |
| Date | January 2018 |
| Creators | Nittler, Josefine |
| Publisher | Uppsala universitet, Institutionen för fysik och astronomi |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | FYSAST ; FYSKAND1090 |
Page generated in 0.0086 seconds