Астрономи, які працюють із космічним телескопом James Webb (JWST), отримали перші спостережні докази того, що в ранньому Всесвіті могли існувати надмасивні зорі — у 1 000−10 000 разів масивніші за Сонце. Такі об'єкти дослідники неофіційно називають «монстрозорями».
Про це пише видання Universe Today.
Одне з головних завдань JWST — з’ясувати, як з’явилися надмасивні чорні діри. Вчені вже понад 20 років не можуть пояснити, як чорні діри масою в мільйони або мільярди Сонць встигли сформуватися менш ніж за мільярд років після Великого вибуху. За стандартними моделями, для цього просто не вистачало часу.
Нові спостереження підтримують альтернативну ідею: «зерна» надмасивних чорних дір могли з’являтися або через прямий колапс великих хмар газу, або внаслідок загибелі надмасивних зір першого покоління — так званих зір Популяції III.
Міжнародна команда вчених на чолі з Девешем Нандалом проаналізувала дані JWST щодо галактики GS 3073. Її вперше описали ще у 2022 році, звернувши увагу на дуже незвичне співвідношення азоту до кисню — 0,46. Це значно вище, ніж можуть пояснити відомі типи зір або вибухи наднових.
Крім того, в центрі GS 3073 знаходиться активна чорна діра, яка поглинає матерію. Дослідники припускають, що вона може бути залишком однієї з таких надмасивних зір. Це також може пояснити, чому телескоп Webb уже зафіксував кілька квазарів, що існували менш ніж через мільярд років після Великого вибуху.
Нандал пояснив, що хімічний склад газу працює як «космічний відбиток пальця». За його словами, «надзвичайно високий вміст азоту в GS 3073 не може бути створений звичайними зорями. Він відповідає лише одному відомому джерелу — первісним зорям, у тисячі разів масивнішим за наше Сонце».
Щоб перевірити цю ідею, вчені змоделювали еволюцію зір масою 1 000−10 000 Сонць. Моделі показали такий процес: у ядрі зорі зливається гелій і утворюється вуглець. Частина цього вуглецю потрапляє в оболонку, де зливається водень, і там формується азот. Завдяки внутрішнім рухам газів азот поширюється по всій зорі, а згодом викидається в навколишній простір.
Цей процес може тривати мільйони років, збагачуючи навколишній газ азотом і створюючи саме те співвідношення азоту до кисню, яке спостерігають у GS 3073.
Модель також показує, що такі зорі наприкінці життя не вибухають як наднові, а напряму колапсують у масивні чорні діри — можливі «зародки» сучасних надмасивних чорних дір.
Дослідники зазначають, що подібний хімічний слід не виникає у зір меншої або більшої маси. Якщо результати підтвердяться, ці об'єкти допоможуть пояснити одразу дві загадки: швидку появу надмасивних чорних дір і незвичний хімічний склад ранніх галактик.
За словами Даніеля Вейлена, «GS 3073 дає нам перші спостережні докази існування таких монстрозір. Вони яскраво горіли дуже короткий час, а потім перетворювалися на масивні чорні діри, залишаючи хімічні сліди, які ми можемо бачити через мільярди років».
Він порівняв ці зорі з динозаврами: вони були гігантськими й примітивними та жили дуже недовго — близько 250 тисяч років, що за космічними мірками є миттю.
Науковці очікують, що майбутні спостереження JWST виявлять більше галактик із подібним надлишком азоту. Це дозволить детальніше перевірити гіпотезу про існування надмасивних зір у період так званих «Космічних темних віків» — між 380 тисячами та 1 мільярдом років після Великого вибуху.
Читайте також:
- Повелителі простору. Американські вчені розкрили роль чорних дір у Всесвіті
- Перетворила на спагеті. Hubble зафіксував, як мандрівна чорна діра розірвала зірку на шматки — фото
- Знищення гігантської зірки. Астрономи зафіксували найяскравіший спалах чорної діри у Всесвіті
