«Джеймс Уэбб» нашел звезды-призраки из чистого водорода и гелия

Астрономы получили, возможно, самые убедительные на сегодняшний день доказательства существования звезд первого поколения, известных как звезды населения III. Именно эти гипотетические объекты, сформировавшиеся спустя всего несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, считаются «космическими первопроходцами», запустившими химическую эволюцию Вселенной и создавшими первые тяжелые элементы, без которых невозможно появление планет и жизни. Результаты исследования, проведенного с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб», опубликованы на сервере препринтов Корнеллского университета.

В центре внимания ученых оказалась одна из самых далеких и ярких известных галактик — GN-z11, свет от которой шел до нас около 13,4 миллиарда лет. В ее окрестностях, на расстоянии примерно трех килопарсек, был обнаружен компактный объект-компаньон, получивший название Hebe. Именно его спектр, полученный с помощью инструмента NIRSpec-IFU, стал ключом к разгадке. Главной особенностью излучения Hebe оказалась мощная линия дважды ионизированного гелия при полном отсутствии спектральных линий тяжелых элементов, таких как углерод, кислород или железо.

Профессор Кембриджского университета Роберто Майолино, руководивший исследованием, заявил, что, насколько можно судить, именно звезды населения III являются наиболее правдоподобным объяснением наблюдаемого гелиевого излучения. Все остальные версии, по его словам, выглядят крайне неубедительно. Ученые проверили альтернативные сценарии, включая влияние черных дыр или редких типов звезд, однако ни одна из этих моделей не смогла одновременно объяснить и высокую интенсивность гелиевой линии, и полное отсутствие «металлов» (в астрономии так называют все элементы тяжелее гелия).

Согласно современным космологическим представлениям, самые первые звезды во Вселенной, вспыхнувшие спустя 400 миллионов лет после Большого взрыва, состояли почти исключительно из чистого водорода и гелия — других химических элементов тогда попросту не существовало. Они были чудовищно массивными (в сотни раз тяжелее Солнца), невероятно горячими и прожили короткую, но яркую жизнь, завершившуюся мощными взрывами, которые и обогатили космическое пространство первыми порциями тяжелых элементов. Именно эти звезды, по мнению ученых, положили конец «космическим темным векам» и запустили процесс формирования галактик, планет и в конечном итоге жизни.

Несмотря на то что альтернативные сценарии (например, вклад от черных дыр) признаны менее вероятными, полностью исключать их пока нельзя. Тем не менее, как добавляют авторы работы, объект Hebe представляет собой одно из самых убедительных свидетельств существования звезд населения III в ранней Вселенной, а его свойства хорошо согласуются с теоретическими моделями их формирования и ранней эволюции. Если выводы ученых подтвердятся, это станет первым прямым наблюдением процесса, положившего начало всему многообразию современного космоса.