Астрономы, работающие с космическим телескопом James Webb, сделали сенсационное открытие: впервые получены доказательства существования сверхмассивных звезд, которые появились вскоре после рождения Вселенной. Эти гиганты, по расчетам, были в десятки тысяч раз массивнее нашего Солнца и сыграли ключевую роль в формировании первых галактик и черных дыр.
Исследование проводилось на примере далекой галактики GS 3073, находящейся на расстоянии около 12,7 миллиарда световых лет от Земли. Свет от нее доходит до нас с задержкой в 1,1 миллиарда лет после Большого взрыва. Именно в спектре этой галактики ученые обнаружили необычное соотношение химических элементов, которое не объясняется деятельностью известных типов звезд.
Главной уликой стал аномально высокий уровень азота по отношению к кислороду. Такой химический отпечаток не оставляют ни обычные звезды, ни их взрывы. Это заставило исследователей предположить: в ранней Вселенной существовали особые, «динозавроподобные» звезды, которые быстро сгорали и оставляли после себя массивные черные дыры.
Химические загадки
Галактика GS 3073 поразила ученых своим химическим составом. Соотношение азота и кислорода в ней оказалось в разы выше, чем у любых других известных объектов. Такой результат не вписывается в привычные сценарии звездной эволюции и требует новых объяснений.
По словам исследователей, химические элементы в космосе можно сравнить с отпечатками пальцев: по их соотношению можно судить о происхождении и истории объекта. В случае GS 3073 отпечаток оказался уникальным — его могли оставить только звезды, масса которых превышала солнечную в тысячи раз.
Моделирование показало, что именно такие гиганты способны производить огромное количество азота. В их недрах происходят сложные ядерные реакции: углерод, образующийся при сгорании гелия, попадает во внешние слои, где идет активное горение водорода. В результате формируется азот, который затем выбрасывается в окружающее пространство.
Краткая жизнь титанов
Сверхмассивные звезды, по расчетам, жили очень недолго — всего несколько сотен тысяч лет. Для Вселенной это мгновение. За это время они успевали обогатить свои галактики тяжелыми элементами, а затем коллапсировали, превращаясь в черные дыры огромной массы.
Отсутствие взрывов сверхновых у таких звезд означает, что их остатки — черные дыры — сохраняли большую часть исходной массы. Это могло дать старт формированию сверхмассивных черных дыр, которые уже через миллиард лет после Большого взрыва достигали массы в миллионы солнц.
В центре GS 3073 действительно обнаружена активная черная дыра, которая, по мнению ученых, могла возникнуть в результате слияния нескольких подобных объектов. Это подтверждает гипотезу о том, что именно древние гигантские звезды стали прародителями современных космических монстров.
Поиск новых следов
Открытие в GS 3073 стало лишь первым шагом. Теперь команда астрономов планирует искать другие галактики с похожими химическими аномалиями. Если удастся найти еще несколько таких объектов, это окончательно подтвердит существование сверхмассивных звезд в ранней Вселенной.
Результаты исследования уже опубликованы в научном журнале, а сам проект получил высокую оценку в международном сообществе. Ученые уверены: новые данные помогут не только понять, как формировались первые галактики, но и приблизят разгадку происхождения самых массивных черных дыр.
В ближайшие годы James Webb продолжит наблюдения за далекими уголками космоса, чтобы собрать еще больше информации о загадочных объектах, существовавших на заре Вселенной. Каждый новый спектр — это шанс узнать, как выглядела наша Вселенная в первые миллионы лет своего существования.
Если Вы не знали, James Webb Space Telescope — крупнейший и самый совершенный космический телескоп, запущенный в 2021 году международным консорциумом NASA, ESA и CSA. Его основная задача — изучение ранних этапов эволюции Вселенной, формирование галактик, звезд и планетных систем. Благодаря уникальным инфракрасным инструментам, Webb способен заглядывать в самые далекие и древние уголки космоса, открывая новые горизонты для современной астрономии.