Dovezi pentru prima generație de stele care a existat în univers au ieșit la iveală, datorită observațiilor făcute de Telescopul spațial James Webb (JWST). Dovada se află într-una dintre cele mai îndepărtate galaxii cunoscute.
Galaxia, denumită GN-z11, a fost descoperită de către Telescopul spațial Hubble în 2015 și, înainte de lansarea telescopului spațial James Webb, a fost considerată cea mai îndepărtată galaxie cunoscută. Cu o deplasare către roșu de 10,6, este mai logic să vorbim despre cât timp a existat în urmă, decât cât de departe este. Asta pentru că vedem GN-z11 așa cum a fost la doar 430 de milioane de ani după Big bang din cauza timpului necesar luminii sale pentru a călători în colțul nostru de cosmos. Pentru comparație, universul de astăzi are 13,8 miliarde de ani.
Ca atare, GN-z11 a fost o țintă principală de studiat pentru JWST. Acum, două noi lucrări descriu descoperiri profunde despre GN-z11 care dezvăluie detalii vitale despre modul în care galaxiile care au existat în universul timpuriu au putut să crească.
GN-z11 este cea mai luminoasă galaxie cunoscută la această deplasare către roșu special și, într-adevăr, aceasta a devenit o temă comună pentru galaxiile cu deplasare spre roșu ridicată, care acum sunt găsite aproape în mod regulat în universul timpuriu de către JWST. Multe dintre ele par mult mai strălucitoare decât ceea ce modelele noastre de formare a galaxiilor prevăd că ar trebui să fie. Aceste predicții se bazează pe modelul standard al cosmologiei.
Acum, noile observații ale JWST par să fi făcut lumină asupra a ceea ce se întâmplă.
O echipă de astronomie, condusă de Roberto Maiolino de la Universitatea din Cambridge, a testat GN-z11 cu cele două instrumente de infraroșu apropiat ale JWST, Camera cu infraroșu apropiat (NIRCam) și spectrometrul cu infraroșu apropiat (NIRSpec). Cercetătorii au descoperit dovezi pentru prima generație de stele, numite stele din populația III, precum și pentru a gaura neagra supermasiva înghițind cantități uriașe de materie și crește într-un ritm foarte accelerat.
Oamenii de știință pot calcula vârsta unei stele pe baza abundenței sale de elemente grele, care ar fi fost formate de generațiile anterioare de stele care au trăit și au murit, aruncând acele elemente grele în spațiu, unde în cele din urmă sunt reciclate în regiunile de formare a stelelor pentru a forma noi. corpuri stelare. Cele mai tinere stele care s-au format în ultimele cinci sau șase miliarde de ani sunt denumite stele din populația I și au cea mai mare abundență de elemente grele. Soarele nostru este o stea a populației I. Stelele mai vechi conțin mai puține elemente grele, deoarece au existat mai puține generații de stele înaintea lor. Noi numim aceste stele Populația II și trăiesc în cele mai vechi regiuni ale noastre Calea lactee galaxie.
Stelele din populația III, totuși, au fost pur ipotetice până acum.
Acestea ar fi fost primele stele care s-au format și, pentru că nicio stea nu a venit înaintea lor, ele nu ar fi conținut elemente grele și ar fi fost făcute doar din hidrogen și heliu curat, forjate în timpul Big Bang-ului. Se crede că aceste prime stele au fost, de asemenea, extrem de luminoase, cu mase egale cu cel puțin câteva sute de sori.
Deși astronomii încă nu au văzut direct stele din populația III, echipa lui Maiolino a detectat dovezi indirecte pentru ele în GN-z11. NIRSpec a observat un pâlc de heliu ionizat lângă marginea GN-z11.
„Faptul că nu vedem nimic altceva în afară de heliu sugerează că acest pâlc trebuie să fie destul de curat”, a spus Maiolino într-un afirmație. „Acesta este ceva ce era de așteptat de teorie și simulări în vecinătatea galaxiilor deosebit de masive din aceste epoci – că ar trebui să existe buzunare de gaz curat care să supraviețuiască în halou, iar acestea se pot prăbuși și forma stele din populația III”.
Acest gaz heliu este ionizat de ceva care produce cantități uriașe de lumină ultravioletă, cu acel ceva dedus ca stele din populația III. Potenţial, heliul observat este material rămas din formarea acelor stele. Cantitatea de lumină ultravioletă necesară pentru a ioniza tot acel gaz necesită aproximativ 600.000 de mase solare de stele în total, strălucind cu o luminozitate combinată de 20 de trilioane de ori mai strălucitoare decât soarele nostru. Aceste cifre sugerează că galaxiile îndepărtate, cum ar fi GN-z11, ar fi fost mai abil în a forma stele masive decât galaxiile din universul modern.
Între timp, conform unui al doilea set de rezultate, echipa lui Maiolino a găsit și dovezi pentru o gaură neagră de două milioane de masă solară în inima lui GN-z11.
Echipa a detectat, de asemenea, o lapoviță puternică de radiație care curge de pe discul de acumulare a materiei care se învârte în jurul găurii negre, precum și elemente chimice ionizate care se găsesc în mod obișnuit în apropierea găurilor negre care se acumulează. Este cea mai îndepărtată gaură neagră supermasivă descoperită până acum, spune echipa, iar apetitul ei mâncăcios duce la ca discul său de acreție să devină dens și fierbinte și să strălucească puternic. Acest lucru, combinat cu stelele Population III, este ceea ce face ca GN-z11 să strălucească atât de puternic, cred cercetătorii, fără a încălca cosmologia standard, așa cum au susținut unii prematur.
Studiul asupra aglomerării de heliu ionizat și a stelelor din populația III a fost acceptat pentru publicare în jurnalul Astronomy & Astrophysics, iar un preprint poate fi gasit aici. Între timp, studiul privind observațiile NIRCam ale găurii negre a fost publicat pe 17 ianuarie în jurnal. Natură.
Postat inițial pe Space.com.