Команда специалистов Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики и Портсмутского университета обнаружила следы колоссальных по своим размерам звезд — каждая массой от 1000 до 10 000 солнечных масс — в галактике GS 3073, сформировавшейся примерно через миллиард лет после рождения Вселенной.
«Наше последнее открытие помогает разгадать астрономическую загадку, которой уже не один десяток лет: как сверхмассивные черные дыры успели вырасти до гигантских размеров всего за миллиард лет после Большого взрыва», — заявил соавтор исследования Дэниел Уэлен из Портсмутского университета. «Звезды-гиганты ярко горели короткое время, прежде чем коллапсировать в массивные черные дыры, оставив химические следы, которые мы можем обнаружить миллиарды лет спустя». По его словам, эти звезды были «немного похожи на динозавров на Земле» — огромные и примитивные, с короткой жизнью всего в четверть миллиона лет, что по космическим меркам — мгновение.
Ключом к открытию стала необычная химическая подпись. Звезды в GS 3073 показали экстремальный дисбаланс азота и кислорода, нехарактерный для обычных звезд или звездных взрывов. Однако эта подпись совпала с предсказаниями моделей для «первичных звезд, в тысячи раз массивнее нашего Солнца», отметил соавтор работы Девеш Нандал.
Откуда взялось столько азота? Астрономы объяснили это трехступенчатым процессом. Когда массивные звезды сжигали гелий в своих ядрах, химические реакции приводили к созданию углерода. Затем углерод проникал во внешнюю оболочку звезды, где горел водород, и при их смешении образовывался азот. Конвекционные потоки внутри звезды распределяли азот по всему ее телу, а со временем он улетучивался в космос.
Примечательно, что эта азотная подпись появляется только в определенном диапазоне масс. Звезды меньше 1000 или больше 10 000 солнечных масс не создают нужный химический рисунок, что указывает на существование «идеальной зоны» для такого обогащения.
Согласно расчетам ученых, когда звезды-монстры достигали конца жизни, они не взрывались как сверхновые, а коллапсировали, порождая одни из первых сверхмассивных черных дыр Вселенной. В центре GS 3073 действительно обнаружена активно питающаяся черная дыра — возможно, это остаток одной из первых сверхмассивных звезд. Если это подтвердится, астрономы разгадают сразу две загадки: откуда взялся избыток азота и как в так молодом космосе появились гигантские черные дыры.
Ранее телескоп «Джеймс Уэбб» открыл древнейшую сверхновую — ей 13 с лишним миллиардов лет.
