Космический телескоп НАСА имени Джеймса Вебба обнаружил доказательства существования миллионов звезд-гигантов в ранней Вселенной, которые в 10 000 раз массивнее Солнца, что потенциально может раскрыть происхождение тяжелых элементов во Вселенной. Исследование было опубликовано 5 мая в журнале Astronomy and Astrophysics.
Эти гигантские звезды, которые команда назвала “небесными монстрами”, родились примерно через 440 миллионов лет после Большого взрыва и являются одними из самых старых звезд во Вселенной.
Исследователи обнаружили существование этих “небесных монстров”, проанализировав химический состав шаровых скоплений – структуры, состоящие из десятков тысяч или миллионов тесно упакованных звезд.
В нашей галактике насчитывается около 180 шаровых скоплений, и, имея возраст 13,4 миллиарда лет, они представляют собой важное окно для астрономов, позволяющее исследовать ранний период существования Вселенной. Однако, хотя все они образовались в одно время и в одной среде, звезды в этих скоплениях имеют различные пропорции элементов (кислорода, азота, натрия и алюминия). Астрономы считают, что такое разнообразие элементов может быть связано с присутствием сверхгигантов. Эти сверхгиганты родились в плотных условиях ранней Вселенной, сгорели при более высоких температурах и произвели более тяжелые элементы, которые впоследствии “загрязнили” более мелкие, молодые звезды вокруг них (которые обычно состоят из более легких элементов).
Но найти эти сверхгиганты, которые в 5-10 тысяч раз больше Солнца и могут достигать температуры до 75 миллионов градусов Цельсия, нелегко. Поскольку более крупные, яркие и горячие звезды имеют более короткий срок жизни, эти небесные монстры уже давно погибли в результате чрезвычайно сильных взрывов, известных как взрывы сверхновых.
“Возраст шаровых скоплений составляет уже от 10 до 13 миллиардов лет, в то время как максимальный срок жизни сверхгигантской звезды составляет всего 2 миллиона лет. Поэтому они очень рано исчезли из скоплений, которые мы можем наблюдать сейчас. Остались лишь косвенные следы”. Марк Гилес, соавтор исследования и профессор астрофизики в Университете Барселоны, сказал в своем заявлении.
Чтобы найти химические остатки, оставленные этими древними монстрами, исследователи использовали инфракрасную камеру космического телескопа Уэбба для наблюдения за галактикой GN-z11, одной из самых далеких и старых галактик, когда-либо обнаруженных, на расстоянии 13,3 миллиарда световых лет от Земли. Различные химические вещества поглощают и излучают свет на разных частотах, поэтому, проанализировав свет от различных шаровых скоплений в GN-z11, астрономы обнаружили, что ее звезды не только очень плотные, но и окружены большим количеством азота.
“Обилие азота можно объяснить только сжиганием водорода при очень высоких температурах, которых могут достичь только ядра сверхгигантов”. сказал Корин Шарбоннель, ведущий автор исследования и профессор астрономии Женевского университета.
Обнаружив первые признаки “небесного монстра”, исследователи продолжат наблюдение за другими шаровыми скоплениями и галактиками, чтобы убедиться в распространенности своих выводов.