Tim koji koristi Džejms Veb teleskop otkrio je u galaksiji GS 3073 hemijski potpis — visok odnos azota prema kiseoniku (~0,46) — koji ukazuje na prisustvo „monstrumskih“ zvezda mase 1.000–10.000 Sunčevih masa. Modeli objašnjavaju proizvodnju azota trostepenim procesom i pokazuju da se te zvezde verovatno urušavaju direktno u supermasivne crne rupe. Ako se potvrdi aktivna crna rupa u centru GS 3073, to bi moglo istovremeno objasniti poreklo azota i nastanak ranih supermasivnih crnih rupa.
JWST Otkrio „Monstrumske“ Zvezde u Ranim Danima Univerzuma — Moguće Rešenje Za Nastanak Supermasivnih Crnih Rupa
Ancient stars measuring up to 10,000 times the mass of Earth's sun may be the source of some of the universe's earliest black holes. The inset image shows a simulated black hole forming from one such star. | Credit: James Webb Space Telescope (background), Nandal et al. (boxout)
Naučnici koji koriste Džejms Veb svemirski teleskop (JWST) pronašli su prve dokaze o postojanju tako nazvanih „monstrumskih“ zvezda u veoma ranoj fazi univerzuma. Otkriće daje nove naznake kako su neke supermasivne crne rupe narasle do ogromnih masa već unutar ~1 milijarde godina nakon Velikog praska.
Tim je detektovao hemijski potpis u galaksiji označenoj kao GS 3073, koja je nastala približno milijardu godina posle Velikog praska. Podaci ukazuju na prisustvo zvezda izuzetno velike mase — u rasponu od ~1.000 do ~10.000 Sunčevih masa — za koje se veruje da su mogle da se uruše u vrlo masivne crne rupe.
Studiju su ko-predvodili istraživači iz Harvard‑Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) i University of Portsmouth, a rad je objavljen 12. novembra u časopisu Astrophysical Journal Letters. Koautori uključuju Daniela Whalena (Institute of Cosmology and Gravitation, Portsmouth) i Devesha Nandala (Institute for Theory and Computation, CfA).
Neobičan hemijski potpis: visok odnos azot/kiseonik
U spektru GS 3073 tim je izmerio neuobičajeno visok odnos azota prema kiseoniku (azot/kiseonik ≈ 0,46). Takav odnos nije karakterističan za uobičajene zvezde ili poznate tipove supernova, ali odgovara predviđanjima modela za primordijalne, veoma masivne zvezde.
Kako su ove zvezde proizvele toliko azota?
Istraživači opisuju proces u tri koraka:
This simulated image from the team's study shows the birth of an ancient quasar, or extremely bright and active black hole, made possible by the collapse of a giant 'monster star'. | Credit: Nadal et al.
- U jezgru ovih masivnih zvezda tokom sagorevanja helijuma nastaje ugljenik.
- Ugljenik prodire u spoljašnji sloj gde sagoreva vodonik, pokrećući nuklearne reakcije koje stvaraju azot.
- Konvekcija unutar zvezde raspoređuje azot po njenoj unutrašnjosti, a jak zvezdani vetar i masa‑izgubci izbacuju taj azot u međuzvezdani prostor tokom miliona godina.
Autori napominju da se takav potpis javlja samo u specifičnom opsegu masa: zvezde manje od ~1.000 ili veće od ~10.000 Sunčevih masa ne daju odgovarajući hemijski obrazac, što ukazuje na „slatku tačku“ za ovo obogaćenje.
Implikacije za nastanak supermasivnih crnih rupa
Modeli tima sugerišu da ove monstruozne zvezde verovatno ne završavaju život eksplozijama tipa supernove, već direktnim kolapsom u vrlo velike crne rupe. Ako je ta hipoteza tačna, monstrumske zvezde bi mogle da objasne pojavu supermasivnih crnih rupa već u ranim epohama univerzuma.
Dodatan podatak je da GS 3073 izgleda da sadrži aktivnu, akretujuću (hranljivu) crnu rupu u centru — potencijalni ostatak jedne od ovih prvih supermasivnih zvezda. Potvrda takvog ostatka značilo bi rešavanje dve misterije: porekla prekomernog azota i nastanka ranih supermasivnih crnih rupa.
«Naše najnovije otkriće pomaže da se reši 20‑godišnja kosmička misterija», kaže Daniel Whalen. «Ovi kosmički giganti sjajili su kratko, a zatim se urušili u masivne crne rupe, ostavljajući hemijske potpise koje danas možemo detektovati.»
Ipak, autori ističu da su potrebne dodatne opservacije i modeliranje da bi se hipoteze potvrdile: preciznije spektroskopske analize, šira pretraga sličnih hemijskih potpisa u drugim udaljenim galaksijama i simulacije formiranja i evolucije ovako masivnih zvezda.
Zaključak: Otkriće visokog odnosa azota/kiseonika u GS 3073 daje snažan dokaz za postojanje veoma masivnih primordijalnih zvezda i pruža verodostojan put ka objašnjenju ranog nastanka supermasivnih crnih rupa — ali konačna potvrda zahteva dodatne posmatranja.
Pomozite nam da budemo bolji.
