«Джеймс Уэбб» мог обнаружить первые звёзды Вселенной
Космический телескоп «Джеймс Уэбб», возможно, впервые в истории наблюдал звёзды, относящиеся к так называемой Популяции III — первым звёздам, сформировавшимся сразу после Большого взрыва. Эти звёзды состоят исключительно из водорода, гелия и следов лития.
Группа астрономов под руководством Ари Висбала из Университета Толедо проанализировала наблюдения телескопа за объектом-кандидатом в далёкие галактики, известным как LAP1‑B, который был недавно обнаружен. Исследователи полагают, что этот объект соответствует трём ключевым теоретическим предсказаниям для первичных звёзд: формирование в гало тёмной материи массой порядка 50 миллионов масс Солнца, наличие чрезвычайно массивных звёзд от десятков до нескольких сотен солнечных масс и небольшое общее скопление в несколько тысяч солнечных масс. Газ вокруг системы также демонстрирует очень низкую металличность, что согласуется со средой, в которой первые сверхновые только начали выбрасывать тяжёлые элементы.
Если анализ подтвердится, это будет означать, что мы наблюдаем самые первые звёзды Вселенной, когда её возраст составлял всего 200 миллионов лет, что меньше одного процента от её нынешнего возраста.
Объект-кандидат LAP1‑B был обнаружен благодаря наблюдениям «Джеймса Уэбба» в сочетании с эффектом гравитационного линзирования, создаваемого скоплением галактик, расположенным перед ним. Это линзирование усиливает свет от далёкого объекта, делая его обнаружение возможным.
Согласно исследованию, система сформировалась внутри гало тёмной материи с массой около 50 миллионов масс Солнца, что соответствует теоретическим предсказаниям для Популяции III. Звёзды внутри системы являются очень массивными, их масса оценивается от десятков до 1000 солнечных масс, и они сгруппированы в компактное скопление общей массой в несколько тысяч солнечных масс. Это ещё одно соответствие с теоретическими предсказаниями, которые указывают, что эти звёзды должны были рождаться в небольших группах, а не в больших популяциях.
Спектральный анализ окружающего газа выявил чрезвычайно низкое содержание металлов, что говорит о том, что мы наблюдаем систему, очень близкую к первичной эпохе, ещё мало загрязнённую тяжёлыми элементами, произведёнными сверхновыми. Такие элементы, как азот, углерод и кислород, которые астрономы называют металлами, здесь присутствуют в минимальных количествах. Это подтверждает, что, возможно, мы действительно наблюдаем первое поколение звёзд.
Если обнаружение LAP1‑B как системы звёзд Популяции III подтвердится, это может предоставить важный фрагмент информации о начальной фазе структурной эволюции Вселенной. Знание того, как и где сформировались первые звёзды, помогает понять процессы, которые привели к образованию первых галактик и последующему формированию сложных химических элементов.
Тем не менее, остаются элементы неопределённости: например, количество материала, фактически выброшенного первыми сверхновыми, может отличаться от предсказанного моделями, а симуляции физики ранней Вселенной всё ещё имеют ограничения.
Поэтому команда подчёркивает, что LAP1‑B представляет собой «образцовый случай», который может направить будущие исследования. Тот же комбинированный метод использования «Джеймса Уэбба» и гравитационного линзирования может быть применён к другим аналогичным целям, расширяя перечень primordial систем. В этом смысле открытие, даже если оно не окончательное, знаменует собой важную веху и стимулирует новый наблюдательный подход к обнаружению самых древних звёзд в космосе.
Исследование было в журнале The Astrophysical Journal Letters.