Астрономы, использующие космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST), сообщили о возможном первом достоверном обнаружении звезд Популяции III — гипотетического первого поколения звезд во Вселенной. Открытие, сделанное в далеком скоплении LAP1-B на расстоянии 13 миллиардов световых лет от Земли, было подробно описано 27 октября в журнале The Astrophysical Journal Letters.
Звезды Популяции III, также иногда называемые «темными звездами», представляют собой первое поколение светил, сформировавшихся после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад. Теория гласит, что они образовались из первичных элементов Вселенной — водорода и гелия — в сочетании с темной материей, в так называемой низкометалличной среде.
Согласно теоретическим моделям, эти звезды были настоящими исполинами. Их масса могла достигать миллиона масс Солнца, а яркость — в миллиард раз превышать яркость нашего светила. Эти характеристики делают их уникальными объектами, поиск которых является одной из ключевых задач современной космологии.
Обнаружение стало возможным благодаря исключительным возможностям телескопа «Джеймс Уэбб». Его огромное зеркало диаметром 6,5 метра способно улавливать чрезвычайно тусклый свет от самых далеких объектов. Оптимизация телескопа для наблюдений в инфракрасном диапазоне сыграла решающую роль, поскольку свет от этих древних звезд, изначально излученный в ультрафиолете, из-за расширения Вселенной претерпел сильное красное смещение и достиг нас именно в виде инфракрасных волн.
Ключевым инструментом для наблюдения послужило явление гравитационного линзирования, предсказанное Альбертом Эйнштейном более ста лет назад. Массивное скопление галактик MACS J0416, расположенное ближе к Земле, своей гравитацией искривило пространство-время, выступив в роли гигантской космической лупы. Эта линза усилила свет от находящегося за ней скопления LAP1-B, сделав его видимым для детекторов JWST.
Исследовательская группа под руководством Эли Висбала, доцента и астрофизика из Университета Толедо в Огайо, утверждает, что их открытие является наиболее убедительным на сегодняшний день. Спектральный анализ света от звезд в LAP1-B показал наличие эмиссионных линий, указывающих на большое количество высокоэнергетических фотонов и наличие очень крупных звезд массой порядка 100 солнечных масс, что соответствует прогнозам для Популяции III.
Ранее, в марте 2024 года, уже появлялись сообщения о возможном обнаружении звезд этого типа в галактике GN-z11, сформировавшейся всего через 430 миллионов лет после Большого взрыва. Однако авторы нового исследования подчеркивают, что скопление LAP1-B уникально тем, что оно удовлетворяет трем ключевым теоретическим условиям, необходимым для идентификации звезд Популяции III.
Во-первых, оно сформировалось в первичной низкометалличной среде с подходящей для звездообразования температурой. Во-вторых, звезды образовались в маломассивных скоплениях, содержащих лишь несколько очень крупных светил. В-третьих, наблюдаемое скопление соответствует математическим моделям начальной функции масс, описывающей распределение масс звезд при их рождении.
Если открытие подтвердится, оно станет первым достоверным свидетельством существования этих первичных звезд. Это даст ученым уникальную возможность заглянуть в самые ранние этапы эволюции галактик. Считается, что именно звезды Популяции III, формируясь в небольших структурах из темной материи, стали строительными блоками для последующего образования крупных галактик. Именно они произвели первые тяжелые элементы, «загрязнив» ими чистый водородно-гелиевый состав ранней Вселенной и создав условия для появления следующих поколений звезд.
Изображение носит иллюстративный характер
Звезды Популяции III, также иногда называемые «темными звездами», представляют собой первое поколение светил, сформировавшихся после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад. Теория гласит, что они образовались из первичных элементов Вселенной — водорода и гелия — в сочетании с темной материей, в так называемой низкометалличной среде.
Согласно теоретическим моделям, эти звезды были настоящими исполинами. Их масса могла достигать миллиона масс Солнца, а яркость — в миллиард раз превышать яркость нашего светила. Эти характеристики делают их уникальными объектами, поиск которых является одной из ключевых задач современной космологии.
Обнаружение стало возможным благодаря исключительным возможностям телескопа «Джеймс Уэбб». Его огромное зеркало диаметром 6,5 метра способно улавливать чрезвычайно тусклый свет от самых далеких объектов. Оптимизация телескопа для наблюдений в инфракрасном диапазоне сыграла решающую роль, поскольку свет от этих древних звезд, изначально излученный в ультрафиолете, из-за расширения Вселенной претерпел сильное красное смещение и достиг нас именно в виде инфракрасных волн.
Ключевым инструментом для наблюдения послужило явление гравитационного линзирования, предсказанное Альбертом Эйнштейном более ста лет назад. Массивное скопление галактик MACS J0416, расположенное ближе к Земле, своей гравитацией искривило пространство-время, выступив в роли гигантской космической лупы. Эта линза усилила свет от находящегося за ней скопления LAP1-B, сделав его видимым для детекторов JWST.
Исследовательская группа под руководством Эли Висбала, доцента и астрофизика из Университета Толедо в Огайо, утверждает, что их открытие является наиболее убедительным на сегодняшний день. Спектральный анализ света от звезд в LAP1-B показал наличие эмиссионных линий, указывающих на большое количество высокоэнергетических фотонов и наличие очень крупных звезд массой порядка 100 солнечных масс, что соответствует прогнозам для Популяции III.
Ранее, в марте 2024 года, уже появлялись сообщения о возможном обнаружении звезд этого типа в галактике GN-z11, сформировавшейся всего через 430 миллионов лет после Большого взрыва. Однако авторы нового исследования подчеркивают, что скопление LAP1-B уникально тем, что оно удовлетворяет трем ключевым теоретическим условиям, необходимым для идентификации звезд Популяции III.
Во-первых, оно сформировалось в первичной низкометалличной среде с подходящей для звездообразования температурой. Во-вторых, звезды образовались в маломассивных скоплениях, содержащих лишь несколько очень крупных светил. В-третьих, наблюдаемое скопление соответствует математическим моделям начальной функции масс, описывающей распределение масс звезд при их рождении.
Если открытие подтвердится, оно станет первым достоверным свидетельством существования этих первичных звезд. Это даст ученым уникальную возможность заглянуть в самые ранние этапы эволюции галактик. Считается, что именно звезды Популяции III, формируясь в небольших структурах из темной материи, стали строительными блоками для последующего образования крупных галактик. Именно они произвели первые тяжелые элементы, «загрязнив» ими чистый водородно-гелиевый состав ранней Вселенной и создав условия для появления следующих поколений звезд.
