Далекая Вселенная может быть усеяна сверхмассивными звездами, масса которых составляет от 1000 до 10 000 масс Солнца, что может раскрыть космическую тайну о происхождении чрезвычайно больших черных дыр.
Художественное представление поля звезд населения III через 100 миллионов лет после Большого взрыва. НОИРЛаб/НСФ/АУРА/Дж. да Силва/Космический двигатель/М. Замани
Космический телескоп имени Джеймса Уэбба (JWST) впервые позволяет астрономам исследовать далёкие галактики в самых дальних уголках ранней Вселенной. Химический состав некоторых из них, по-видимому, указывает на существование экзотических сверхмассивных звёзд с массами до 10 000 масс Солнца.
Эти гиганты кажутся странными, потому что у звёзд в ближайшей Вселенной, по-видимому, существует врождённый предел размера. «Все наши модели эволюции галактик… основаны на том факте, что звёзды не могут быть массивнее примерно 120 солнечных масс», — говорит Девеш Нандал из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в Массачусетсе. «Конечно, существовали теоретические идеи, изучающие звёзды… более массивные, но никогда не было реальных наблюдений, на которые можно было бы указать».
То есть, до сих пор. Нандал и его коллеги изучили данные наблюдений далёкой галактики GS 3073, полученные с помощью телескопа JWST, и обнаружили необычно высокое содержание азота в её химическом составе. Это не совсем аномалия: высокие уровни азота наблюдались и в нескольких других галактиках на столь же больших расстояниях.
Однако в большинстве других галактик уровень азота недостаточно высок, чтобы вызывать какие-либо сомнения – определённые типы относительно нормальных звёзд и другие космические события могут объяснить это. По словам Нандала, в случае с GS 3073 это не так. Там просто слишком много азота.
Существует особый тип гипотетических первичных звёзд, называемых звёздами населения III, которые, согласно моделям, могут достигать огромных размеров. Моделирование также показывает, что в таких условиях они должны образовывать гораздо больше азота, чем обычные звёзды. Нандал и его коллеги подсчитали, что всего несколько звёзд населения III с массой от 1000 до 10 000 масс Солнца могли бы обеспечить избыток азота в GS 3073. «Наша работа представляет собой самое убедительное на сегодняшний день доказательство существования сверхмассивных звёзд населения III в ранней Вселенной», — говорит он.
Однако некоторые другие исследователи сомневаются, что сверхмассивные звёзды населения III — единственные объекты, соответствующие этим данным, или же они вообще соответствуют им. «Население III должно быть связано с практически первозданной средой», без большого количества элементов тяжелее гелия, говорит Роберто Майолино из Кембриджского университета. «Напротив, GS 3073 — химически довольно зрелая галактика. Поэтому она, похоже, не соответствует той среде, в которой можно ожидать существования населения III».
Однако, по словам Джона Ригана из Университета Мейнут в Ирландии, это может быть просто странная галактика. «Когда мы наблюдаем раннюю Вселенную, мы видим только очень странные, очень экзотические галактики. Поэтому сложно с уверенностью сказать «да», но я не ожидаю образования сверхмассивных звёзд, потому что это было бы слишком странно. Ну, вы только что сказали, что они действительно странные», — говорит он.
Если эти колоссальные звёзды действительно существуют, это может помочь исследователям понять происхождение сверхмассивных чёрных дыр, которые появились во Вселенной гораздо раньше, чем им положено. Если они образовались из сверхмассивных звёзд, а не из обычных, это дало бы им преимущество и могло бы объяснить, как они выросли до огромных размеров, которые мы наблюдаем, за относительно короткий промежуток времени.
Подтвердить, что GS 3073 и другие богатые азотом галактики в ранней Вселенной действительно содержат сверхмассивные звёзды, будет непросто, и, вероятно, потребуется открытие дополнительных химических характеристик этих странных гигантов. «Подкрепить аргументы в пользу их существования крайне сложно — нам очень сложно получить неопровержимые доказательства», — говорит Риган. «Но эта характеристика очень сильная».
Письма в Астрофизический журнал DOI: 10.3847/2041-8213/ae1a63
Источник: www.newscientist.com
