Астрономы, возможно, увидели свидетельства существования самых больших звезд, когда-либо виденных

Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) впервые позволяет астрономам исследовать далекие галактики в дальних уголках ранней Вселенной. Некоторые из них имеют химические признаки, которые, кажется, указывают на экзотические сверхмассивные звезды с массами, в 10 000 раз превышающими массу Солнца.

Эти чудовища причудливы, потому что для звезд в соседней Вселенной, похоже, существует врожденный предел размера. «Все наши модели эволюции галактик… основаны на том факте, что звезды не могут быть более массивными, чем 120 солнечных масс или около того», — говорит Девеш Нандал в Гарвард-Смитсоновском центре астрофизики в Массачусетсе. «Конечно, существовали теоретические идеи по исследованию звезд… более массивных, но никогда не было реального наблюдения, на которое можно было бы указать».

То есть до сих пор. Нандал и его коллеги исследовали JWST-наблюдения далекой галактики под названием GS 3073 и обнаружили необычно большое количество азота в ее химических характеристиках. Это не совсем аномально: высокие уровни азота наблюдались в нескольких других галактиках на таких же больших расстояниях.

Однако в большинстве других галактик уровни азота недостаточно высоки, чтобы вызвать какую-либо путаницу – их можно объяснить определенными типами относительно нормальных звезд и другими космическими событиями. «Это не относится к GS 3073», — говорит Нандал. В нем просто слишком много азота.

Существует особый тип предполагаемой первичной звезды, называемый Население III звездыкак показывают модели, может вырасти до чрезвычайно больших размеров. Когда эти звезды это делают, моделирование также показывает, что они должны образовывать гораздо больше азота, чем обычные звезды. Нандал и его коллеги подсчитали, что всего несколько звезд населения III с массами в 1000–10 000 раз больше солнечной могут быть причиной избытка азота в GS 3073. «Наша работа демонстрирует самые убедительные на сегодняшний день доказательства существования сверхмассивных звезд населения III в ранней Вселенной», — говорит он.

Однако некоторые другие исследователи задаются вопросом, являются ли сверхмассивные звезды Населения III единственными, подходящими для этих данных, или они вообще подходят. «Население III должно быть связано с почти нетронутой окружающей средой» без многих элементов тяжелее гелия, говорит он. Роберто Майолино в Кембриджском университете. “Напротив, GS 3073 является химически довольно зрелой галактикой. Поэтому она, похоже, не соответствует той среде, в которой вы ожидаете найти популяцию III”.

Хотя это может быть просто странная галактика, говорит Джон Риган в Университете Мейнут в Ирландии. “Когда мы наблюдаем раннюю Вселенную, все, что мы видим, – это действительно странные, действительно экзотические галактики. Поэтому трудно развернуться и сказать да, но я не ожидаю формирования сверхмассивных звезд, потому что это было бы слишком странно. Ну, вы только что сказали, что это действительно странно”, – говорит он.

Если эти колоссальные звезды действительно существуют, это могло бы помочь исследователям понять происхождение сверхмассивные черные дырыкоторые существуют во Вселенной гораздо раньше, чем должны. Если бы они сформировались из сверхмассивных звезд, а не из обычных, это дало бы им преимущество и могло бы объяснить, как они выросли до огромных размеров, которые мы видим, за относительно короткий промежуток времени.

Подтвердить, что GS 3073 и другие богатые азотом галактики ранней Вселенной действительно содержат сверхмассивные звезды, будет сложно, и, вероятно, потребуется открытие дополнительных химических признаков этих странных гигантов. «Усилить аргументы в пользу их существования крайне сложно – нам очень сложно иметь явную подпись», – говорит Риган. «Но эта подпись очень сильна».