Телескоп «Джеймс Уэбб» может помочь ученым найти первые звёзды, когда-либо существовавшие во Вселенной.

Новости МирТесен

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» мог зафиксировать звёзды Популяции III, которые, вероятно, появились сразу после Большого взрыва и считаются первыми звёздами. Они формировались из водорода, гелия и незначительного количества лития.

Астрономы во главе с Ари Висбалом из Университета Толедо изучили данные, полученные телескопом с наблюдения за LAP1‑B, недавним открытием – объектом-кандидатом в далёкие галактики. Учёные считают, что этот объект отвечает трем основным теоретическим прогнозам, касающимся первичных звёзд: его формирование в гало тёмной материи с массой приблизительно 50 миллионов солнечных масс, наличие звёзд с очень большой массой – от десятков до нескольких сотен масс Солнца – и небольшая общая масса звёздного скопления, составляющая несколько тысяч солнечных масс. Газ, окружающий эту систему, также характеризуется крайне низким содержанием металлов, что соответствует условиям, в которых первые сверхновые начали выбрасывать тяжёлые элементы.

В случае подтверждения результатов анализа, это позволит увидеть звёзды, сформировавшиеся на самых ранних этапах существования Вселенной, когда её возраст был всего 200 миллионов лет, что составляет менее одного процента от текущего возраста.

Благодаря наблюдениям, сделанным с помощью телескопа «Джеймс Уэбб», в сочетании с эффектом гравитационного линзирования, создаваемого галактическим скоплением, находящимся на линии взгляда, был идентифицирован объект-кандидат LAP1‑B. Этот эффект увеличивает интенсивность света, исходящего от удалённого объекта, что позволяет его обнаружить.

Исследование показало, что система возникла внутри гало тёмной материи, масса которого составляет приблизительно 50 миллионов солнечных масс. Это соответствует теоретическим моделям, относящимся к Популяции III. Звёзды, входящие в состав системы, обладают значительной массой – от десятков до 1000 солнечных масс – и образуют плотное скопление общей массой в несколько тысяч солнечных масс. Этот факт также согласуется с теоретическими предсказаниями, согласно которым эти звёзды должны были формироваться небольшими группами, а не в крупных звёздных скоплениях.

Анализ спектра газовой среды показал крайне низкую концентрацию металлов, что указывает на то, что мы имеем дело с системой, близкой к начальному этапу её развития и слабозагрязнённой тяжёлыми элементами, образовавшимися сверхновыми. Азот, углерод и кислород, которые астрономы классифицируют как металлы, встречаются здесь в незначительных объемах. Это указывает на то, что, вероятно, мы имеем дело с первым поколением звёзд.

Подтверждение статуса LAP1‑B как объекта, относящегося к звёздам Популяции III, может стать ключевым источником данных о ранних этапах развития структуры Вселенной. Изучение условий и мест формирования первых звёзд позволит лучше понять процессы, которые привели к образованию первых галактик и последующему синтезу сложных химических элементов.

Несмотря на это, существуют факторы, вызывающие сомнения: например, объём вещества, выброшенного первыми сверхновыми, может не соответствовать прогнозам, полученным с помощью моделей, а симуляции физических процессов в ранней Вселенной всё ещё имеют определённые ограничения.

По этой причине специалисты акцентируют внимание на том, что LAP1‑B является «типичным примером», который способен указать дальнейшие направления в исследованиях. Аналогичный комбинированный метод, включающий использование телескопа «Джеймс Уэбб» и гравитационного линзирования, можно будет применить и к другим объектам схожего типа, что позволит расширить список primordial систем. В данном контексте открытие, даже если оно требует дополнительного подтверждения, является значительным достижением и подталкивает к разработке новых методов наблюдения за самыми старыми звёздами во Вселенной.

Исследование было в журнале The Astrophysical Journal Letters.