Астрономы нашли первые доказательства существования «звезд-монстров» ранней Вселенной

С помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» международная группа астрономов обнаружила первые прямые свидетельства существования в ранней Вселенной сверхмассивных звезд, в тысячи раз тяжелее Солнца. Открытие объясняет, как сверхмассивные черные дыры могли сформироваться менее чем через миллиард лет после Большого взрыва.

Исследователи изучили химический состав галактики GS 3073, находящейся на расстоянии около 12,8 миллиардов световых лет. Они обнаружили аномально высокое соотношение азота к кислороду — 0,46, которое не может быть объяснено известными типами звезд или взрывов.

Иллюстрация формирования сверхмассивных звезд. Автор: Девеш Нандал, Центр астрофизики, Институт теоретических и вычислительных исследований.

«Химический состав действует как космический отпечаток пальца, и картина в GS3073 не похожа ни на что, что могут произвести обычные звезды», — пояснил Девеш Нандал из Центра астрофизики. По словам ученых, такое избыток азота мог создать только один тип объектов — первичные звезды массой от 1000 до 10 000 солнечных масс.

Моделирование показало, что в этих гигантских звездах углерод из ядра попадал в оболочку, где горел водород. В результате реакции углеродно-азотно-кислородного (CNO) цикла в огромных количествах образовывался азот, который затем выбрасывался в космос, обогащая окружающий газ.

Такие «звезды-монстры», по расчетам, жили всего около 250 000 лет, после чего коллапсировали прямо в черные дыры массой в тысячи солнц. Интересно, что в центре галактики GS 3073 уже обнаружена активная черная дыра — потенциальный остаток одной из таких первичных звезд.

Исследование, опубликованное в The Astrophysical Journal Letters, решает 20-летнюю загадку о происхождении ранних сверхмассивных черных дыр и квазаров. Ученые ожидают, что «Джеймс Уэбб» найдет больше галактик с аналогичным избытком азота, что окончательно подтвердит существование первого поколения сверхмассивных звезд.

Больше информации: Devesh Nandal et al, 1000–10,000M_⊙Primordial Stars Created the Nitrogen Excess in GS 3073 atz= 5.55, The Astrophysical Journal Letters (2025). DOI: 10.3847/2041-8213/ae1a63

Источник: Phys.org / University of Portsmouth