Teleskop Jamese Webba zahlédl v raném vesmíru „monstrózní hvězdy“ unikající dusík – a mohly by pomoci vyřešit velkou záhadu
Vědci používající Vesmírný dalekohled Jamese Webba (JWST) objevili první důkazy o „monstrózních hvězdách“ v raném vesmíru – nabízejí nová vodítka k tomu, jak supermasivní černé díry narostly tak velké po pouhé miliardě let historie vesmíru.
Tým zahlédl tyto gargantuovské hvězdy – každá o hmotnosti 1000 až 10 000krát větší než naše Slunce – v galaxii zvané GS 3073, která vznikla zhruba miliardu let po Velký třesk. Má se za to, že monstrózní hvězdy, jako jsou tyto, vedly ke vzniku těchto raných supermasivních černých děr.
Zvláštní podpis
Hvězdy v GS 3073 měly podle týmu neobvyklou a „extrémní“ nerovnováhu dusíku a kyslíku (poměr 0,46), která se u hvězd nebo hvězdných explozí obvykle nevyskytuje. Podpis však odpovídal něčemu, co předpovídaly modely: „prahvězdy tisíckrát hmotnější než naše Slunce,“ spoluautor studie Devesh Nandalřekl postdoktorand z Institutu pro teorii a výpočty CfA.
Jak tyto hvězdy produkovaly tolik dusíku? Výzkumníci uvedli, že jde o třístupňový proces. Hvězdy neustále spalují prvky ve svých jádrech. Jak tyto velké hvězdy v GS 3073 spalovaly helium, chemické reakce vytvořily uhlík. Nakonec uhlík začal napadat vnější obal materiálu, kde hořel vodík. V této vnější skořápce se uhlík a vodík smíchaly a vytvořily dusík.
Jak byl dusík produkován, konvekční proudy uvnitř hvězdy jej začaly distribuovat do celého těla hvězdy. V průběhu času dusík opustil hvězdu a proudil do vesmíru. V případě GS 3073 tento proces trval miliony let.
„Studie také zjistila, že tento podpis dusíku se objevuje pouze ve specifickém hmotnostním rozsahu,“ poznamenali vědci. „Hvězdy menší než 1000 hmotností Slunce nebo větší než 10 000 hmotností Slunce nevytvářejí správný chemický vzor pro podpis, což naznačuje „sladké místo“ pro tento typ obohacení.“
Záhada velké černé díry
Na základě svých modelů výzkumníci dále navrhli, že když tyto monstrózní hvězdy dosáhnou konce svého života, neexplodují do supernov. Co se stane potom, je místo toho velký kolaps, který generuje některé z nejstarších supermasivních černých děr ve vesmíru.
Ještě více paliva k této myšlence: Zdá se, že GS 3073 má ve svém středu aktivně se živící černou díru, „potenciálně velmi pozůstatek jedné z těchto supermasivních prvních hvězd,“ uvádí prohlášení. „Pokud by se to potvrdilo, vyřešilo by to dvě záhady najednou: odkud se vzal dusík a jak vznikla černá díra.“
Původ prvních supermasivních černých děr ve vesmíru zůstává jednou z největších záhad astrofyziky. Některé teorie naznačují, že ano se zhroutil přímo z ultra hustých oblaků plynu krátce po Velkém třesku a poté kolem nich vznikly galaxie; jiné teorie ukazují na exotičtější vysvětlení, jako např temná hmota interakcí nebo kolapsem hvězdných monster. K vyřešení této prastaré hádanky je nakonec zapotřebí další výzkum.
