Астрономы заявили, что космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), возможно, обнаружил долгожданное первое поколение звёзд, сформировавшихся вскоре после Большого Взрыва.

Эти звёзды, известные как звёзды населения III (Population III или Pop III), находятся в галактике LAP1-B, которую уже изучал десятимиллиардный телескоп. Свет от LAP1-B шёл до JWST 13 миллиардов лет, а значит, мы видим галактику такой, какой она была всего через 800 миллионов лет после рождения Вселенной.

Один из авторов открытия утверждает, что это может быть первым случаем наблюдения столь древних звёзд. «Если звёзды LAP1-B действительно относятся к населению III, это первое обнаружение таких первичных объектов», — сообщил Space.com руководитель исследования Эли Висбал из Университета Толедо. — «Чтобы найти их, нам потребовалась чувствительность JWST и 100-кратное увеличение за счёт гравитационного линзирования от скопления галактик между нами и LAP1-B».

Эта галактика настолько удалена, что даже инфракрасные «глаза» JWST смогли её разглядеть лишь благодаря явлению, предсказанному Альбертом Эйнштейном в 1915 году в теории относительности. Речь о гравитационном линзировании — искривлении света от далёкого объекта массивным телом на переднем плане. В данном случае роль «линзы» сыграло скопление галактик MACS J0416.1-2403 (MACS0416), расположенное в 4,3 миллиардах световых лет от Земли.

Поиск первых звёзд Вселенной

JWST запечатлел LAP1-B в период, названный «эпохой реионизации», когда ультрафиолетовый свет первых звёзд и галактик ионизировал нейтральный газ из водорода и гелия, превращая его в плазму. Это событие положило конец «тёмным векам» космоса.

Pop III звёзды, как считается, возникли раньше — около 200 миллионов лет после Большого Взрыва, когда расширяющаяся Вселенная остыла достаточно для образования первых атомов водорода.

«Согласно стандартной космологической модели, Pop III формируются в небольших структурах из тёмной материи, которые позже становятся основой для крупных галактик. Они помогают понять ранние этапы эволюции космоса и даже свойства самой тёмной материи», — пояснил Висбал.

Однако до сих пор эти звёзды оставались неуловимыми. «Они слишком далеки, малы и тусклы. К тому же их состав — почти чистый водород и гелий, без тяжёлых элементов — делает их уникальными», — добавил учёный.

Секрет массивности и следы в истории

Отсутствие металлов (элементов тяжелее гелия) не только упростило идентификацию Pop III, но и позволило им достигать колоссальных масс — до 100 солнечных и более. Кроме того, модели показывают, что такие звёзды образовывали компактные скопления.

«Примитивный газ хуже охлаждался, препятствуя фрагментации. В результате Pop III росли до гигантских размеров, — объяснил Висбал. — Наши расчёты показали, что в LAP1-B звёзды собраны в группы массой около 1000 Солнц, а окружающий газ почти лишён металлов».

Это открытие доказывает, что гравитационное линзирование — эффективный инструмент для поиска Pop III. «Раньше я думал, что они слишком редки на высоких красных смещениях, но JWST изменил правила игры», — признался Висбал.

Следующим шагом станут детальные симуляции перехода от Pop III ко второму поколению звёзд (Pop II), чтобы сравнить их с данными по LAP1-B.

Значение открытия

Обнаружение Pop III подтверждает космологические модели и предлагает ключи к пониманию:

• Как тёмная материя влияла на формирование первых структур.
• Почему ранние звёзды были столь массивными.
• Как происходила ионизация Вселенной, подготовившая её к рождению галактик.

Результаты исследования, опубликованные в The Astrophysical Journal Letters, открывают новую главу в изучении космического рассвета. С продолжением миссии JWST учёные надеются найти больше таких «ископаемых» звёзд, чтобы разгадать тайны нашей космической колыбели.

Астрономическое сообщество уже называет это открытие прорывом десятилетия. Роджер Бландфорд, космолог из Стэнфорда, отметил: «Pop III — это недостающее звено между Большим Взрывом и современными галактиками. JWST не только подтверждает теории, но и заставляет нас пересмотреть сроки ключевых этапов эволюции Вселенной».

Следующей целью станет поиск сверхновых Pop III, чьи вспышки могли «засеять» пространство первыми тяжёлыми элементами, дав начало химическому разнообразию, необходимому для жизни.