Największa supermasywna gwiazda zaobserwowana dzięki Teleskopowi Webba

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba pomógł astronomom wykryć pierwsze chemiczne oznaki istnienia supermasywnych gwiazd. Gwiazdy miliony razy większe od słońca istniały we wczesnym Wszechświecie.

Supermasywna gwiazda

.Jak dotąd, największe zaobserwowane gwiazdy miały masę około 300 razy większą od masy naszego Słońca. Jednak supermasywna gwiazda opisana w nowym badaniu ma szacunkową masę od 5 000 do 10 000 Słońc – podaje phys.org.

Zespół europejskich naukowców już w 2018 r. przedstawił teorię istnienia supermasywnych gwiazd, próbując w ten sposób wyjaśnić jedną z największych tajemnic astronomii. Przez dziesięciolecia astronomowie byli zaskoczeni ogromną różnorodnością składu chemicznego różnych gwiazd zgromadzonych w tak zwanych gromadach kulistych.

W tych zazwyczaj bardzo starych gromadach, miliony gwiazd znajduje się bardzo blisko siebie, w stosunkowo małej przestrzeni. Postępy i odkrycia w astronomii ujawniły rosnącą liczbę gromad kulistych, które uważa się za brakujące ogniwo między pierwszymi gwiazdami we Wszechświecie a pierwszymi galaktykami.

Nasza galaktyka Droga Mleczna, licząca ponad 100 miliardów gwiazd, posiada około 180 gromad kulistych. Wciąż jednak nie wiadomo dlaczego gwiazdy w tych gromadach składają się z różnych pierwiastków chemicznych, pomimo tego że prawdopodobnie wszystkie narodziły się w tym samym czasie z tego samego obłoku gazu?

Rozsiewanie pierwiastków

.Wiele gwiazd zawiera pierwiastki, takie jak aluminium, których wytworzenie wymagałoby dużych ilości ciepła, czyli temperatury sięgającej do 70 milionów stopni Celsjusza. Była by to temperatura przekraczająca tą panującą w jądrach gwiazd, gdzie uważa się, że panuje około 15-20 milionów stopni Celsjusza.

Astronomowie szukając rozwiązania, zaproponowali teorię, że tego typu pierwiastki mogła rozsiewać szalejąca supermasywna gwiazda, wyrzucająca chemiczne „zanieczyszczenia”. Teoretyzują również, że te ogromne gwiazdy rodzą się w wyniku kolejnych zderzeń w ciasno upakowanych gromadach kulistych.

Corinne Charbonnel, astrofizyk z Uniwersytetu Genewskiego i główny autor badania, powiedział, że „ten rodzaj gwiazdy mógłby pochłanianiać coraz więcej gwiazd”. W końcu stałaby się „jak ogromny reaktor jądrowy, nieustannie żywiący się materią, która również wyrzuci z siebie jej dużą ilość” – dodała.

Te reaktory jądrowe w w trakcie trwających wewnątrz nich reakcji, wyrzucałyby z siebie cząsteczki, karmiąc młode formujące się gwiazdy, w ten sposób zwiększając różnorodność związków chemicznych, z których byłyby zbudowane. Jednak astronomowie nadal potrzebował obserwacji, aby potwierdzić swoją teorię.

Supermasywna gwiazda – trudne do uchwycenia zjawisko

.Potwierdzenie swojej teorii badacze znaleźli w galaktyce GN-z11, która znajduje się ponad 13 miliardów lat świetlnych od nas. Jej światło, które widzimy, pochodzi sprzed 440 milionów lat po Wielkim Wybuchu.

Galaktyka została odkryta przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a w 2015 roku i do niedawna była najstarszą zaobserwowaną galaktyką. To uczyniło ją oczywistym celem badań dla kolejnego nowocześniejszego teleskopu kosmicznego, czyli Teleskopu Webba.

Webb zaoferował dwie nowe wskazówki, niesamowitą gęstość gwiazd w gromadach kulistych, oraz co najważniejsze bardzo duże stężenie w nich azotu. Do wytworzenia tego pierwiastka potrzebne są naprawdę ekstremalne temperatury, które zdaniem naukowców mogą być wytwarzane tylko przez supermasywną gwiazdę.

„Dzięki danym zebranym przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba uważamy, że znaleźliśmy pierwszą wskazówkę dotyczącą obecności tych niezwykłych gwiazd” – powiedział Charbonnel w oświadczeniu, w którym nazwano je również „niebiańskimi potworami”.

„Odkrycie przypomina znalezienie kości jakiegoś nieznanego olbrzymiego stworzenia. A spekulujemy na temat głowy bestii, do której należała” – dodała.

Jednak istnieje tylko niewielka nadzieja na bezpośrednie zaobserwowanie tego ciała niebieskiego. Naukowcy szacują, że oczekiwana długość życia supermasywnych gwiazd wynosi zaledwie około dwóch milionów lat, co jest czasem niezwykle krótkim w kosmicznej skali.

Astronomowie podejrzewają jednak, że gromady kuliste istniały już około dwóch miliardów lat temu i mogą jeszcze ukrywać w sobie więcej śladów supermasywnych gwiazd, które mogły kiedyś gościć.

Teleskop Jamesa Webba

.Zastępca dyrektora ds. rozwoju technologii i profesor w Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk, Piotr ORLEAŃSKI, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” twierdzi, że: „W 2022 roku pierwszy raz udało się ustawić wszystkie 18 luster Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Stanowią one razem zwierciadło o rozpiętości 6,5 metra. Każde z luster musi być oddzielnie wyjustowane, by móc dobrze zobrazować dane, które pozyskuje. W lipcu 2022 roku zobaczyliśmy pierwsze zachwycające zdjęcia różnego rodzaju obiektów kosmicznych. NASA opublikowało specjalną animację, na której można porównać zdjęcia tych samych obiektów pozyskane za pomocą teleskopu Hubble’a i Webba. Dopiero gdy się porównuje zdjęcia, widać, jaka jest różnica między tymi teleskopami”.

„Teleskopy Hubble’a i Webba różnią się dwoma rzeczami. Nowszy z nich jest większy, w związku z tym jest w stanie obserwować mniejsze obiekty, głównie te, które znajdują się dalej od nas. Widziane przez nas w ten sposób kosmiczne zdarzenia zachodziły w przeszłości – światło potrzebowało milionów lat, by do nas dotrzeć i byśmy mogli te zdarzenia teraz zaobserwować. Można powiedzieć, że widzimy to, co działo się np. 13,5 miliarda lat temu. W przypadku teleskopu Hubble’a było to 12 miliardów lat. Ale nawet obiekty wcześniej zaobserwowane przez teleskop Hubble’a widzimy dziś dzięki teleskopowi Webba znacznie bardziej szczegółowo. Tym, co różni te teleskopy, jest również to, że instrumenty teleskopu Hubble’a pracują w zakresie widzialnym, natomiast Webba w podczerwieni. To jest zupełnie inne spektrum fali elektromagnetycznej. Również dzięki temu można więcej zobaczyć. Jednak tym, co znacznie różni te twa teleskopy, jest ich wielkość – starszy ma dwa metry średnicy, nowszy ponad sześć” – pisze prof. Piotr ORLEAŃSKI w tekście „Kosmos coraz bliżej, także z Polakami„.

Oprac. Emil Gołoś