Космически чудовища: James Webb откри доказателства за гигантски звезди

В продължение на две десетилетия астрономите се чудят как свръхмасивните черни дупки – едни от най-светлите обекти във Вселената – са се образували по-малко от милиард години след Големия взрив.

Обикновените звезди просто не биха могли да създадат толкова масивни черни дупки достатъчно бързо.

Сега, използвайки космическия телескоп James Webb, международен екип от учени откри първите убедителни доказателства, които разрешават тази космическа мистерия=

„Чудовищни ​​звезди“ с маси от 1000 до 10 000 пъти по-големи от нашето Слънце са съществували в ранната Вселена.

Пробивът е направен след изучаване на химическите сигнатури в галактиката GS 3073.

Международният екип от учени откри изключителен дисбаланс на азот и кислород, който не може да бъде обяснен с нито един известен тип звезда.

През 2022 г. изследователи публикуваха статия в списание Nature, в която предсказваха, че свръхмасивните звезди са се образували естествено в редки, турбулентни изтичания на студен газ в ранната Вселена, обяснявайки как квазарите биха могли да съществуват по-малко от милиард години след Големия взрив.

Тези космически гиганти вероятно са светели ярко за кратко време, преди да се сринат в масивни черни дупки, оставяйки след себе си химически следи, които можем да открием милиарди години по-късно.

Според астрономическите разбирания за време те са живели изключително кратко – само четвърт милион години.

Ключът към откритието е измерването на съотношението азот-кислород в GS 3073.

Галактиката има съотношение азот-кислород от 0,46 – много по-високо, отколкото може да се обясни с който и да е известен тип звезда или звездна експлозия.

Според учените, наблюдаваното елементарно съотношение в GS3073 е напълно различно от това, което обикновените звезди могат да произведат. Екстремното изобилие на азот е в съответствие само с един известен източник – първични звезди, хиляди пъти по-масивни от нашето Слънце.

Това предполага, че първото поколение звезди е включвало наистина свръхмасивни обекти, които са помогнали за формирането на ранните галактики. И евентуално са дали началото на днешните свръхмасивни черни дупки.

Изследователите са моделирали как ще еволюират звезди с маси между 1000 и 10 000 пъти по-големи от тези на Слънцето и какви елементи ще произвеждат.

Открит е специфичен механизъм, който създава огромни количества азот:

• Огромните звезди изгарят хелий в ядрата си, произвеждайки въглерод;
• Въглеродът прониква в околната обвивка, където се изгаря водородът;
• Въглеродът се комбинира с водород, за да образува азот чрез цикъла въглерод/азот/кислород (CNO);
• Конвекционните течения разпределят азота в цялата звезда;
• В крайна сметка този богат на азот материал се изхвърля в Космоса, обогатявайки околния газ.
• Този процес продължава милиони години по време на фазата на изгаряне на хелий в звездата, създавайки излишния азот, наблюдаван в GS 3073.

Моделите на изследователите също така предсказват какво се случва, когато тези гигантски звезди умрат.

Те не са експлодирали, а са се сринали директно в масивни черни дупки с тегло хиляди слънчеви маси.

Интересен акт е, че GS 3073 съдържа активно захранваща се черна дупка в центъра си. Вероятно остатък от една от тези свръхмасивни първи звезди.

Ако това бъде потвърдено, то веднага би разрешило две мистерии: откъде идва азотът и как се е образувала черната дупка.

Проучването също така показа, че този азотен подпис се появява само в определен диапазон от маси.

Звездите с маси по-малки от 1000 слънчеви маси или по-големи от 10 000 слънчеви маси не произвеждат правилния химически подпис за този подпис.

Откритието хвърля светлина върху първите няколкостотин милиона години от съществуването на Вселената, т.нар. „тъмни векове“.