«Джеймс Уэбб» нашел самые ранние звезды во Вселенной
Астрономы получили самые убедительные на сегодня признаки первых звезд Вселенной. Эти светила не похожи ни на какие другие из тех, что мы наблюдали, а их изучение поможет понять основные свойства раннего космоса: насколько массивными были первые звезды и как они влияли на формирование следующих поколений.
Считается, что самые первые звезды состояли почти исключительно из водорода и гелия, без примеси более тяжелых элементов. Они были чудовищно огромными и невероятно горячими: в сотни раз массивнее Солнца и на десятки тысяч градусов горячее его.
Большинство этих звезд так называемого населения III существовали сравнительно недолго и взорвались. Поскольку было это на заре мироздания, до сих пор не удавалось с полной уверенностью обнаружить галактику, целиком состоящую из таких звезд.
Галактика в ранней Вселенной
Теперь такие признаки — и весьма убедительные — найдены у галактики Геба, существовавшей всего через 400 миллионов лет после Большого взрыва. Статья об открытии, подготовленная для публикации в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, выложена препринтом на arXiv.
В этой галактике не наблюдается никаких элементов тяжелее водорода или гелия, а ее свет концентрируется вблизи характерной частоты, соответствующей гелию, лишенному электронов. На такой эффект способны только чрезвычайно горячие светила — как раз такие, которыми и должны быть звезды населения III.
«Насколько можно судить, звезды населения III выглядят наиболее правдоподобным объяснением. Все остальные версии крайне неубедительны», — говорит руководивший исследованием профессор Роберто Майолино из Кембриджского университета.
Его команда впервые заметила Гебу еще в 2024 году с помощью «Джеймса Уэбба». Тогда ее спектр показал наличие линии ионизованного гелия, что указывало на звезды населения III. Однако было неясно, действительно ли эта линия принадлежит галактике или, возможно, испускается другим источником, а также оставался открытым вопрос о наличии тяжелых металлов в самих звездах.
После дополнительных наблюдений тем же телескопом исследователи нашли вторую линию — уже от ионизованного водорода, — из того же источника. Это подтвердило реальность линии гелия.
«Я потратила много времени, досконально проверяя данные, чтобы убедиться в надежности обнаружения линий, — вспоминает астрофизик Ханна Юблер из Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана, соавтор исследования. — И когда стало ясно, что мы видим этот пик [ионизованного водорода] и, кроме него, больше никаких линий — это было потрясающе. Наконец-то мы знаем наверняка, и у нас есть доказательство: то, что мы утверждали несколько лет назад, оказалось правдой. Есть гелий, есть водород — все говорит за то, что это население III».
Выводы нельзя назвать окончательными
Результаты выглядят убедительно, и наличие линии ионизованного гелия действительно указывает на то, что мы наблюдаем чрезвычайно горячие объекты — именно то, чего и ждут от звезд популяции III, говорит преподаватель космологии Дэниел Уэйлен из Портсмутского университета. Однако, по его словам, для окончательных выводов точность недостаточна, чтобы исключить наличие более тяжелых элементов. А если они обнаружатся, это будет значить, что перед нами уже более зрелые звезды населения II.
Кроме того, существование галактики, настолько плотно населенной звездами популяции III, как показывает команда Майолино, трудно объяснить с помощью имеющихся компьютерных симуляций ранней Вселенной. Эти модели показывают, что первые звезды обычно рождались в относительно изолированных и разреженных скоплениях.
«Дело здесь не только в духе соревнования — мол, мы первые нашли звезды населения III. На самом деле мы уже сейчас узнаем очень много нового», — резюмирует Майолино.
Если звезды в Гебе действительно подтвердятся как популяция III, они смогут дать нам важнейшие сведения о ранней Вселенной. В другом исследовании уже смоделировали возможную массу первых звезд и выяснили, что большинство из них примерно в 10–100 раз массивнее Солнца, а звезд с меньшей массой — значительно меньше.
