Сверхмассивные звезды появились очень рано во Вселенной
Используя возможности телескопа Джеймса Уэбба, группа исследователей обнаружила несколько сверхмассивных звезд в самой ранней Вселенной. Родившиеся всего через 440 миллионов лет после Большого взрыва, эти "небесные монстры" могут пролить свет на то, как наша Вселенная была засеяна тяжелыми элементами. Подробности исследования опубликованы в журнале "".
Шаровые скопления - как окна в прошлое
Одной из основных задач телескопа "Джеймс Уэбб" является наблюдение за первыми звездами и галактиками, образовавшимися после Большого взрыва. Однако из-за расширения Вселенной свет от этих объектов вытягивается в сторону красного цвета, что смещает его в сторону более длинных волн. Поэтому обсерватория была специально разработана для обнаружения этого инфракрасного света.
В недавнем исследовании команда из Женевского университета (Швейцария) использовала JWT для анализа некоторых самых старых звезд во Вселенной, расположенных в древних шаровых скоплениях.
Шаровые скопления - это скопления звезд, возраст которых, как правило, превышает десять миллиардов лет. Они содержат сотни тысяч или даже миллионы звезд, гравитационно связанных друг с другом. Отметим, однако, что, несмотря на большой размер по количеству звезд, шаровые скопления относительно компактны, их диаметр обычно составляет от десятков до сотен световых лет.
Мы также знаем, что звезды в шаровых скоплениях имеют схожие характеристики с точки зрения химического состава и возраста. Они, как правило, бедны металлами (элементами, отличными от водорода и гелия), что указывает на то, что они образовались в то время, когда Вселенная была еще молодой и не изобиловала тяжелыми элементами.
Таким образом, анализ этих структур дает ценную информацию о формировании и эволюции звезд и, в более общем смысле, галактик.
К своему большому удивлению, проанализировав несколько сотен таких скоплений, астрономы обнаружили множество гигантских звезд. Некоторые из них были в тысячи раз массивнее Солнца (до 10 000 раз).
Выявить этих "космических монстров" было непросто. Более крупные, яркие и горячие звезды имеют короткий срок жизни (около двух миллионов лет). Это означает, что они уже давно исчезли в результате чрезвычайно сильных взрывов, называемых гиперновами.
В результате остаются лишь косвенные следы этих звезд. Чтобы найти их, исследователи направили инфракрасную камеру JWT на галактику GN-z11. Расположенная на расстоянии 13,3 миллиарда световых лет от Земли, она является одной из самых далеких и старых галактик, когда-либо обнаруженных.
Мы также знаем, что различные химические вещества поглощают и излучают свет на разных частотах. Разбирая свет от различных шаровых скоплений, обнаруженных в GN-z11, астрономы обнаружили, что некоторые из этих звезд были окружены высоким содержанием азота. Мы знаем, что высокое содержание азота можно объяснить только сжиганием водорода при чрезвычайно высоких температурах, которых могут достичь только ядра сверхмассивных звезд.
Загадочно то, что некоторые звезды в этих скоплениях, как считается, имеют очень разные пропорции элементов кислорода, азота, натрия и алюминия - несмотря на то, что они образовались примерно в одно и то же время и из одних и тех же облаков газа и пыли. Астрономы считают, что такое разнообразие можно объяснить существованием сверхмассивных звезд. Эти гиганты сжигали свое топливо при гораздо более высоких температурах, производя более тяжелые элементы, которые затем "загрязняли" более мелкие молодые звезды.