Космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил первые прямые свидетельства существования гигантских первичных звёзд

Международная команда астрофизиков получила первые спектроскопические данные, подтверждающие существование так называемых «небесных монстров» — звезд с массой, десятитысячекратно превышающей солнечную. Анализ данных телескопа «Джеймс Уэбб» по галактике GS 3073 выявил уникальные химические сигнатуры, которые ранее предсказывались лишь теоретически. Согласно публикации в Astrophysical Journal Letters, данное открытие дает ключ к пониманию одной из главных астрономических загадок — происхождения аномального элементного состава в древних шаровых скоплениях.

В ходе исследовательской работы специалисты Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики и Университета Портсмута провели глубокий спектральный анализ галактики GS 3073, наблюдаемой в эпоху, когда возраст Вселенной составлял около миллиарда лет. Данные выявили экстремальный химический дисбаланс: коэффициент отношения азота к кислороду достиг отметки 0,46. Столь высокая концентрация азота радикально расходится со стандартными моделями нуклеосинтеза, указывая на то, что обогащение межзвездной среды в этой галактике происходило по сценарию, невозможному для обычных звездных популяций.

Согласно выводам ученых, единственным правдоподобным источником такого количества азота являются гигантские звезды, существование которых ранее предсказывалось лишь теоретически. Эти «небесные монстры» горели при экстремальных температурах и выделялись специфическими ядерными реакциями (CNO-циклами). В процессе горения такая звезда перерабатывала гелий в углерод и азот. Ключевая особенность этих гигантов заключается в том, что они не взрываются сразу как сверхновые. Вместо этого мощные конвективные потоки выносят синтезированный азот из ядра на поверхность, откуда он «вытекает» в окружающее пространство посредством звездного ветра, обогащая межзвездную среду.

Полученные данные дают ответ на вопрос о происхождении шаровых скоплений — древних групп звезд, вращающихся вокруг центра нашей Галактики. Астрономы десятилетиями не могли объяснить, почему многие звезды в этих скоплениях содержат аномально много азота, но мало углерода и кислорода. Обнаруженные в GS 3073 процессы подтверждают гипотезу о том, что древние шаровые скопления формировались из материала, выброшенного первым поколением сверхмассивных звезд.

Кроме того, данное открытие имеет значение для понимания эволюции черных дыр. Расчеты показывают, что после исчерпания топлива такие гигантские звезды должны коллапсировать, превращаясь непосредственно в массивные черные дыры. Это объясняет, как сверхмассивные черные дыры могли достичь огромных размеров на столь ранних этапах развития Вселенной.

Источник: livescience.com