Телескоп Джеймса Уэбба обнаружил «звезды-монстры», которые выделяют азот в ранней Вселенной, и они могут помочь решить главную загадку
- При покупке по ссылкам на наши статьи, Future и его партнеры по синдикации могут получить комиссию.
Ученые, использующие космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), обнаружили первые свидетельства существования «звезд-монстров» в ранней Вселенной, предлагая новые подсказки о том, как сверхмассивные черные дыры выросли настолько большими после всего лишь миллиарда лет истории Вселенной.
Команда обнаружила эти гигантские звезды — каждая с массой от 1000 до 10 000 раз больше нашего Солнца — в галактике под названием GS 3073, которая сформировалась примерно через миллиард лет после Большого взрыва.
Исследование было проведено совместно учеными из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA) и Университета Портсмута в Великобритании и было опубликовано 12 ноября в Астрофизическом журнале Letters.
«Наше последнее открытие помогает решить 20-летнюю космическую тайну», — сказал соавтор исследования Дэниэл Уэйлен из Института космологии и гравитации Портсмута. — «Эти космические гиганты блестяще сгорели бы в течение короткого времени, прежде чем рухнули бы в массивные черные дыры, оставив химические сигнатуры, которые мы можем обнаружить миллиарды лет спустя».
«Они были огромными и примитивными, как динозавры на Земле, и у них была короткая жизнь, живя всего четверть миллиона лет, космическое мгновение ока».
Результаты исследования включают в себя изучение первого поколения звезд, а также буквально проливание света на «космические темные века», или период времени, когда первые звезды вышли на свет и химия Вселенной начала меняться.
Своеобразная подпись
Звезды в GS 3073 имели необычный и «экстремальный» дисбаланс азота и кислорода (отношение 0,46), обычно не встречающийся в звездах или звездных взрывах, по словам команды. Подпись, однако, соответствовала чему-то, предсказанному в моделях: «первичные звезды в тысячи раз массивнее нашего Солнца», сказал соавтор исследования Девеш Нандал, научный сотрудник Института теории и вычислений CfA.
Как эти звезды производят столько азота? Исследователи сказали, что это трехступенчатый процесс. Звезды постоянно сжигают элементы в своих ядрах. Поскольку эти большие звезды в GS 3073 сжигали гелий, химические реакции создавали углерод. В конце концов углерод начал вторгаться во внешнюю оболочку материала, где горел водород. В этой внешней оболочке углерод и водород затем смешивались для создания азота.
По мере образования азота конвекционные токи внутри звезды начали распределять его по всему телу звезды. Со временем азот покинул звезду и утек в космос. В случае GS 3073 этот процесс длился миллионы лет.
«Исследование также показало, что эта сигнатура азота появляется только в определенном диапазоне масс, — отмечают исследователи. — Звезды размером менее 1000 солнечных масс или более 10 000 солнечных масс не производят нужную химическую структуру для сигнатуры, что указывает на «сладкое место» для этого типа обогащения».
Тайна большой черной дыры
Основываясь на своих моделях, исследователи предположили, что когда эти звезды-монстры достигают конца своей жизни, они не взрываются в сверхновые. Что происходит дальше, так это большой коллапс, генерирующий некоторые из самых ранних сверхмассивных черных дыр Вселенной.
связанные с ними истории
Больше в науке
Астрономы обнаружили 1-е в истории сливающееся ядро галактики на рассвете
Добавляя больше топлива к этой идее: GS 3073 действительно, кажется, активно питает черную дыру в ее центре, «потенциально, сам остаток одной из этих сверхмассивных первых звезд», — говорится в заявлении. — «Если это подтвердится, это решит две тайны сразу: откуда появился азот и как образовалась черная дыра».
Происхождение первых сверхмассивных черных дыр во Вселенной остается одной из самых больших загадок в астрофизике. Некоторые теории предполагают, что они __ коллапсировали непосредственно из сверхплотных облаков газа__ вскоре после Большого взрыва, а затем сформировали галактики вокруг них; другие теории указывают на более экзотические объяснения, такие как взаимодействие __ темной материи__ или коллапс звезд-монстров. В конечном счете, необходимы дополнительные исследования для решения этой древней головоломки.
