Астрономы, использующие космический телескоп «Джеймс Уэбб», впервые нашли доказательства существования звезд-монстров в ранней Вселенной.
Группа ученых из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики и Портсмутского университета выявила следы огромных звезд — каждая из которых имела массу от 1000 до 10 000 солнечных масс — в галактике GS 3073, возникшей примерно через миллиард лет после формирования Вселенной.
«Наше недавнее открытие способствует решению астрономической загадки, которая беспокоит учёных уже много лет: как сверхмассивные черные дыры смогли вырасти до таких размеров всего за миллиард лет после Большого взрыва», — отметил соавтор исследования Дэниел Уэлен из Портсмутского университета. «Звезды-гиганты ярко светились короткое время, прежде чем коллапсировать в массивные черные дыры, оставляя химические следы, которые мы можем обнаружить спустя миллиарды лет». По его словам, эти звезды были «немного похожи на динозавров на Земле» — огромные и примитивные, с короткой продолжительностью жизни всего в четверть миллиона лет, что по космическим меркам является мгновением.
Ключом к открытию стала уникальная химическая подпись. Звезды в GS 3073 продемонстрировали экстремальный дисбаланс азота и кислорода, что нехарактерно для обычных звезд или звездных взрывов. Однако эта подпись совпала с предсказаниями моделей для «первичных звезд, в тысячи раз массивнее нашего Солнца», отметил соавтор работы Девеш Нандал.
Откуда взялось такое количество азота? Астрономы объяснили это трехступенчатым процессом. Когда массивные звезды сжигали гелий в своих ядрах, химические реакции приводили к образованию углерода. Затем углерод переходил во внешнюю оболочку звезды, где происходило горение водорода, и при их взаимодействии образовывался азот. Конвекционные потоки внутри звезды распределяли азот по всему её телу, а со временем он улетучивался в космос.
Примечательно, что эта азотная подпись наблюдается лишь в определенном диапазоне масс. Звезды меньше 1000 или больше 10 000 солнечных масс не формируют необходимый химический рисунок, что указывает на наличие «идеальной зоны» для такого обогащения.
Согласно расчетам ученых, когда звезды-монстры достигали конца своей жизни, они не взрывались как сверхновые, а коллапсировали, создавая одни из первых сверхмассивных черных дыр во Вселенной. В центре GS 3073 действительно была обнаружена активно питающаяся черная дыра — возможно, это остаток одной из первых сверхмассивных звезд. Если это будет подтверждено, астрономы смогут разгадать сразу две загадки: откуда появился избыток азота и как в таком молодом космосе возникли гигантские черные дыры.
Телескоп «Джеймс Уэбб» ранее открыл древнейшую сверхновую, возраст которой превышает 13 миллиардов лет.
Фото: hi-tech.mail.ru