Telescop James Webb možná objevil první hvězdy ve vesmíru, tvrdí nová studie
Telescop James Webb mohl objevit hvězdy populace III, první generaci hvězd ve vesmíru. Tyto hvězdy by nám mohly poskytnout nové informace o tom, jak se formují galaxie.
Astronomové používající teleskop James Webb objevili možná některé z prvních hvězd ve vesmíru, které by mohly naznačit způsob, jakým se galaxie vytvářejí. Využívající teleskop James Webb (JWST) a jev, který poprvé předpověděl Albert Einstein, vědci identifikovali rané hvězdy, známé jako hvězdy populace III, v dalekém shluku nazvaném LAP1-B, který se nachází 13 miliard světelných let od Země. Výsledky byly zveřejněny 27. října v Letters of The Astrophysical Journal.
Hvězdy populace III, někdy nazývané temné hvězdy, se předpokládá, že patří mezi první hvězdy, které vznikly po Velkém třesku přibližně před 13,8 miliardami let. Podle této teorie se vodík a helium spojily s temnou hmotou, což vedlo ke vzniku obrovských hvězd s hmotností milionkrát větší než slunce a miliardkrát jasnější než naše hvězda.
Existuje několik důvodů, proč tým podezřívá, že hvězdy pozorované JWST jsou hvězdami populace III, uvedl hlavní autor studie Eli Visbal, docent a astrofyzik na University of Toledo v Ohiu. Například spektra hvězd, která ukazují jejich složení na základě světla, které absorbují a emitují, měla emisní čáry, které naznačují vysoké množství vysoce energetických fotonů, což je v souladu s předpovědmi o populaci III. Spektra také naznačila, že hvězdy jsou velmi velké — každá s hmotností kolem 100 slunečních hmotností — a že hmotnost hvězd odpovídala některým teoretickým výpočtům.
„Pokud se skutečně jedná o Pop III, pak je to první detekce těchto primordiálních hvězd,“ řekl Visbal.
Nicméně, JWST byl dříve podezříván, že již viděl hvězdy populace III, tým poznamenal ve studii. Například výzkum recenzovaný v březnu 2024 naznačoval, že teleskop detekoval některé v galaxii GN-z11, která vznikla pouze 430 milionů let po vzniku vesmíru.
Nová studie však tvrdí, že detekce LAP1-B je jediná, která splňuje tři teoretické podmínky pro hvězdy populace III: vznikla v prostředí s nízkým obsahem kovů (vodík a helium) s teplotou vhodnou pro vznik hvězd; hvězdy vznikly v nízkomasových shlucích s pouze několika velmi velkými hvězdami přítomnými; a shluk splňuje matematické podmínky pro počáteční hmotnostní funkci, tedy jak byly hmotnosti hvězd rozděleny mezi populaci, když se formovaly.
JWST byl nezbytný pro pozorování, protože jeho zrcadlo o průměru 6,5 metru (21 stop) mu umožňuje zachytit slabé objekty na neuvěřitelné vzdálenosti, řekl Visbal. Ale co pomohlo LAP1-B dostat se do zorného pole, byl jev zvaný gravitační čočkování, který nastává, když velmi masivní objekt, jako je galaxie, ohýbá prostor a čas kolem sebe, zatímco pozadí se nachází na správném místě. Jak světlo z dalekého pozadí prochází „zkřivením“ vytvořeným předním objektem, je pozadí světlo zkresleno do kruhů nebo oblouků.
V tomto případě se LAP1-B stalo viditelným, když před ním prošel blízký galaktický shluk nazvaný MACS J0416 a „čočka“ osvětlila světlo LAP1-B.
JWST také umožnil pozorování emisních čar ze hvězd, které byly původně emitovány v ultrafialových vlnových délkách, ale poté se díky expanze vesmíru protáhly do infračervených vlnových délek. JWST je optimalizováno pro infračervená pozorování, což umožňuje viditelnost hvězd.
Kromě novosti v objevování hvězd, LAP1-B také ukazuje, jak galaxie evolvovaly, uvedl Visbal. Hvězdy populace III se očekává, že se tvoří v malých strukturách temné hmoty, které také byly stavebními bloky pro větší galaxie, „učí nás o nejranějších fázích tvorby a evoluce galaxií — například o tom, jak kovy kontaminují původně čistý vodík a helium“.
