Теперь наблюдения космического телескопа James Webb (JWST) позволили ученым получить наиболее убедительные на сегодняшний день свидетельства существования этих древних звезд, обнаружив их скопление вокруг небольшого объекта-спутника, сформировавшегося всего через 400 миллионов лет после Большого взрыва.
Открытие описано в двух взаимодополняющих исследованиях: одно возглавил Роберто Майолино из Кембриджского университета, другое — Элка Руста из Университета Флоренции. Если находка астрономов подтвердится, она поможет объяснить, как самые первые поколения звезд сформировали все, что появилось в нашей Вселенной после них.
В отличие от современных звезд, звезды населения III формировались из облаков практически чистого водорода и гелия, до того как в недрах светил были выкованы более тяжелые элементы — углерод, кислород и железо. Астрономы считают, что эти звезды были чрезвычайно массивными и горячими, и сжигали свое топливо всего за несколько миллионов лет — это мгновение по космологическим меркам. После этого они взрывались колоссальными сверхновыми, обогащая следующее поколение звезд тяжелыми элементами.
В 2024 году команда Майолино обнаружила необычный сигнал в гало GN-z11 — одной из самых ярких известных галактик ранней Вселенной. Используя спектрометр ближнего инфракрасного диапазона NIRSpec-IFU на борту JWST, они зафиксировали слабую линию излучения от небольшого объекта-спутника по имени Геба (Hebe), расположенного всего в трех килопарсеках от галактики-хозяина.
Линия соответствовала сигнатуре дважды ионизированного гелия: чтобы выбить у атома гелия два электрона, требуется крайне жесткое, энергичное излучение. Именно такие условия и должны быть возле очень горячих, массивных звезд, бедных тяжелыми элементами. Важен и второй нюанс: в спектре не видно «металлов» — так астрономы называют все элементы тяжелее гелия (углерод, кислород, железо и т. д.). Для популяции III это принципиально: эти звезды возникли до того, как Вселенная успела «обогатиться» тяжелыми элементами после первых взрывов сверхновых. В связи с этим ученые предположили, что наиболее вероятным источником излучения были звезды населения III, хотя ранее такие древние звезды никогда не удавалось наблюдать напрямую.
Теперь, используя более высокое разрешение NIRSpec-IFU, команда Майолино подтвердила реальность этого гелиевого сигнала и разрешила его на два отдельных компонента. В своем независимом исследовании группа Русты обнаружила линию излучения водорода из того же места, что стало еще одним веским доказательством того, что источник этого излучения — древние звезды.
Используя теоретическое моделирование, команда Русты смогла по наблюдаемому соотношению гелия к водороду в Hebe определить вероятную массу этих первых звезд. Анализ указывает на распределение масс со смещением в большую сторону: большинство звезд имели массу от примерно 10 до 100 масс Солнца. Это согласуется с предсказаниями, что первые звезды были горячими и массивными, и формировались во Вселенной, еще не обогащенной тяжелыми элементами.
Ранее ученые нашли способ изучить Меркурий.
Источник: hi-tech.mail.ru