Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) обнаружил первое свидетельство того, что на заре Вселенной могут скрываться миллионы сверхмассивных звезд, масса которых в 10 000 раз превышает массу Солнца.
Рожденные всего через 440 млн лет после Большого взрыва, эти звезды могут пролить свет на то, как нашу Вселенную впервые засеяли тяжелыми элементами. Исследователи, которые назвали гигантские звезды «небесными монстрами», опубликовали свои выводы в журнале Astronomy and Astrophysics.
«Благодаря данным, собранным космическим телескопом “Джеймс Уэбб”, мы нашли первый ключ к пониманию присутствия этих необычных звезд», — заявила Коринн Шарбоннель, ведущий автор исследования, профессор астрономии Женевского университета в Швейцарии.
Исследователи обнаружили химические следы гигантских звезд внутри шаровых скоплений — кластеров от десятков тысяч до миллионов плотно упакованных звезд, многие из которых являются одними из самых древних, когда-либо формировавшихся в нашей Вселенной. В Млечном Пути находится примерно 180 таких ШС. Поскольку они очень старые, то астрономы используют их как окна в прошлое, чтобы изучить самые ранние годы нашей Вселенной.
Таинственным образом некоторые из звезд в этих скоплениях отличаются совершенно разными пропорциями элементов (кислород, азот, натрий и алюминий). При этом они образовались примерно в одно и то же время и из одних и тех же газовых и пылевых облаков 13,4 млрд лет назад.
Астрономы считают, что такое разнообразие элементов можно объяснить существованием сверхмассивных звезд — космических гигантов, рожденных в более плотных условиях ранней Вселенной. Они сжигали топливо при гораздо более высоких температурах, производя более тяжелые элементы, которые впоследствии «загрязняли» мелкие молодые звезды (которые обычно состоят из более легких элементов).
Но найти эти звезды оказалось непросто. Где-то от 5 000 до 10 000 раз больше нашего Солнца огненные гиганты горели при температуре 75 млн градусов Цельсия. Поскольку крупные, яркие и горячие звезды вымирают быстрее всех, эти космические монстры уже давно погибли в чрезвычайно сильных взрывах, которые ученые назвали гиперновыми.
«Шаровым скоплениям от 10 до 13 млрд лет, в то время как максимальная продолжительность жизни суперзвезд составляет два миллиона лет. Поэтому они очень рано исчезли из наблюдаемых скоплений. Остались только косвенные следы», — объясняет Марк Гилес, соавтор исследования и профессор астрофизики в Университете Барселоны.
Чтобы обнаружить разбросанные химические остатки древних монстров, ученые направили инфракрасную камеру JWST на галактику GN-z11. Это одна из самых далеких и древних галактик из когда-либо обнаруженных. Она находится на расстоянии 13,3 млрд световых лет от Земли.
Различные химические вещества поглощают и излучают свет на разных частотах. Анализируя свет разных ШС, обнаруженных в GN-z11, астрономы обнаружили, что его звезды не только плотно упакованы, но и окружены высоким уровнем азота. «Сильное присутствие азота можно объяснить только сгоранием водорода при чрезвычайно высоких температурах, которых могут достичь только ядра сверхмассивных звезд», — пишут ученые.
Найдя первые подсказки на существование небесных монстров в прошлом, исследователи изучат другие ШС в большем количестве галактик.
Читать далее:
Исследователи связали скорость старения и чувство голода
Посмотрите на странный камень в форме книги на поверхности Марса
Посмотрите на первый прототип Midnight eVTOL: он полностью готов к полету
Изображение на обложке предоставлено НАСА