Спостереження JWST за галактикою GN-z11 виявили згусток гелію в галактичному гало, який може містити довгоочікуване перше покоління зірок.
Такі зірки, як Сонце, містять метали, що утворилися лише на останніх стадіях зоряного життя. Ці елементи походять від попередніх поколінь зірок, які створили ці важчі елементи як свій прощальний дар Всесвіту. Сонце називають зоряною популяцією I, тоді як його безпосередні попередники, що містять менший вміст металів, відомі як популяція II. Деякі зорі з групи II можна побачити, зазирнувши далеко в минуле або знайшовши зорі з низькою масою, які повільно старіють.
Довгий час одним з пріоритетів астрономії була спроба знайти зорі групи III – ті, що не мають попередників і утворилися з чистого матеріалу, який залишився після Великого вибуху. Ми ще не зробили цього, але, можливо, вже наблизились до мети.
Протягом семи років GN-z11 була найвіддаленішою з відомих галактик, яку було знайдено космічним телескопом “Габбл” і визначено її відстань у 2015 році. JWST забрав цю корону – але він багато чого повернув GN-z11, виявивши найдавнішу надмасивну чорну діру з коли-небудь знайдених і азот, залишений так званими зірками-“небесними монстрами”, маса яких у 5,000-10,000 разів перевищує масу Сонця.
Оскільки чим більшу масу має зоря, тим коротший термін її життя, є лише коротке вікно, щоб зловити такий об’єкт, поки він активний. Одним із кроків на цьому шляху є визначення місць, де можна знайти чистий газ, з якого можуть сформуватися зорі Популяції III – і це те, що JWST, можливо, вже зробив.
Команда під керівництвом професора Роберто Майоліно знайшла згусток гелію в гало GN-z11 за допомогою спектрографа JWST у ближньому інфрачервоному діапазоні.
“Той факт, що ми не бачимо нічого іншого, окрім гелію, свідчить про те, що це згусток має бути досить чистим”, – сказав Майоліно у своїй заяві. “Це те, що очікувалося теорією і симуляціями поблизу особливо масивних галактик цих епох – що в гало повинні бути кишені незайманого газу, які збереглися в гало, і вони можуть колапсувати і формувати зоряні скупчення Популяції III”.
Майоліно вважає, що зорі Популяції III, які ми не бачили безпосередньо, можуть бути тими, що освітлюють цей газ, на що вказує ширина подвійно іонізованої емісійної лінії в спектрі.
Хоча зорі набагато яскравіші, ніж ділянки газу, що засвічуються вдруге, вони також набагато менші. Ми бачимо GN-z11 такою, якою вона була лише через 400 мільйонів років після утворення Всесвіту, а величезні відстані роблять скупчення зірок, не кажучи вже про окремі об’єкти, надзвичайно складними для розпізнавання. Тим не менше, JWST планує провести ще більше часу в цій важливій галактиці, створюючи зображення з вищою роздільною здатністю. Тепер, коли вони знають, де шукати, Майоліно і його колеги сподіваються використати ці глибші спостереження, щоб знайти зорі, які щойно з’явилися в незайманих ділянках, подібних до тієї, яку вони ідентифікували.
Якщо команда має рацію, нас чекає сюрприз: найважчі зорі, які вони переслідують, мають масу, щонайменше, в 500 разів більшу за масу Сонця. Вони можуть не збігатися з “небесними монстрами”, чию азотну спадщину було виявлено, але вони будуть масивнішими за будь-які зорі в нашій галактиці чи будь-що поблизу. Вчені очікують, що це початкове скупчення випромінюватиме приблизно в 20 мільярдів разів більше світла, ніж Сонце.