Космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил первые прямые свидетельства существования в ранней Вселенной гигантских «звезд-монстров», которые могли стать семенами для сверхмассивных черных дыр. Эта находка, сделанная международной группой исследователей под руководством Центра астрофизики Гарвард-Смитсоновского института, помогает разрешить загадку, которая мучила ученых почти двадцать лет: как сверхмассивные черные дыры успели вырасти до колоссальных размеров в первые сотни миллионов лет после Большого взрыва.
Ключом к разгадке стали химические следы, обнаруженные в галактике GS 3073. Анализ ее элементного состава выявил экстремальный дисбаланс между содержанием азота и кислорода, который не может быть объяснен существующими моделями звездной эволюции или взрывов в ранней Вселенной. По словам ученых, такое соотношение элементов соответствует теоретическим предсказаниям для звезд первого поколения, чья масса в тысячи раз превышала массу Солнца. Эти звезды, прожившие короткую, но яркую жизнь около четверти миллиона лет, сжигали свое топливо с невероятной скоростью. В конце своего пути они коллапсировали прямо в черные дыры, не производя мощного взрыва сверхновой, и оставили после себя характерный химический отпечаток.
Исследователи описывают, как в недрах таких «монстров» в процессе горения гелия образовывался углерод, который затем поступал в водородный слой. Там, в ходе углеродно-азотного цикла, вырабатывалось огромное количество азота, который впоследствии выбрасывался в окружающее пространство. Рожденные в результате коллапса черные дыры массой в тысячи солнечных масс стали идеальными «зародышами» для последующего роста до сверхмассивных черных дыр, которые наблюдаются сегодня в центрах галактик. Интересно, что в центре самой галактики GS 3073 также находится активная черная дыра, и ученые задаются вопросом, не является ли она прямым потомком одной из таких первых звезд.
Это открытие, опубликованное в Astrophysical Journal Letters, проливает свет на «космические темные века» — эпоху, когда зажглись первые звезды и началось обогащение Вселенной тяжелыми элементами. Астрономы уверены, что «Джеймс Уэбб» позволит обнаружить множество других галактик со схожим химическим следом, превращая давнюю теорию в подтвержденную страницу космической истории.