Астрономи отримали найпереконливіші на сьогодні ознаки перших зірок Всесвіту. Ці світила не схожі на жодні інші, які ми спостерігали раніше, а їх вивчення допоможе зрозуміти ключові властивості раннього Всесвіту: наскільки масивними були перші зірки і як вони впливали на формування галактик та наступних поколінь світил.
Вважається, що перші зірки складалися майже виключно з водню і гелію, без домішок важчих елементів. Вони були надзвичайно великими і неймовірно гарячими: у сотні разів масивніші за Сонце і на десятки тисяч градусів гарячіші за нього.
Більшість цих зірок, відомих як зірки населення III, існували відносно недовго і завершували своє життя вибухами. Оскільки це відбувалося на зорі існування Всесвіту, досі не вдавалося з повною впевненістю виявити галактику з зірками населення III.
Галактика в ранньому Всесвіті
Тепер такі ознаки — і доволі переконливі — виявлено біля галактики Геба, яка існувала приблизно через 400 мільйонів років після Великого вибуху. Дослідження підготовлене до публікації в журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society і доступне як препринт на платформі arXiv.
У цій галактиці не виявлено елементів важчих за водень і гелій, а її світло концентрується поблизу характерної частоти, що відповідає іонізованому гелію. Такий ефект можуть створювати лише надзвичайно гарячі світила — саме такі, якими, за теорією, є зірки населення III.
«Наскільки можна судити, зірки населення III виглядають найбільш правдоподібним поясненням. Усі інші версії виглядають значно менш переконливими», — каже професор Роберто Майоліно з Кембриджського університету, який керував дослідженням.
Його команда вперше зафіксувала галактику ще у 2024 році за допомогою James Webb Space Telescope. Тоді спектр показав наявність лінії іонізованого гелію, що могло вказувати на перші зірки. Однак залишалися сумніви: чи належить ця лінія саме галактиці, і чи не містять її зірки важчих елементів.
Після додаткових спостережень тим самим телескопом дослідники виявили ще одну спектральну лінію — вже від іонізованого водню — з того ж джерела. Це підтвердило, що сигнал гелію справжній.
«Я витратила багато часу, ретельно перевіряючи дані, щоб переконатися в надійності результатів, — розповідає астрофізик Ханна Юблер із Мюнхенського університету Людвіга-Максіміліана. — І коли стало зрозуміло, що ми бачимо цей сигнал і не фіксуємо інших ліній, це було вражаюче. Є водень, є гелій — усе вказує на зірки населення III».
Висновки поки не остаточні
Попри переконливість результатів, вони ще не є остаточними. За словами космолога Деніела Уейлена з Портсмутського університету, точність вимірювань поки недостатня, щоб повністю виключити наявність важчих елементів. Якщо такі елементи будуть виявлені, це означатиме, що перед нами вже більш пізні зірки населення II.
Крім того, існування галактики, настільки щільно заповненої зірками населення III, складно пояснити сучасними космологічними моделями. Згідно з ними, перші зорі зазвичай формувалися в ізольованих і розріджених регіонах.
«Йдеться не лише про те, щоб першими знайти ці зірки. Уже зараз ми отримуємо нові знання про ранній Всесвіт», — підсумовує Майоліно.
Якщо відкриття підтвердиться, галактика Геба може стати унікальним вікном у минуле і допоможе краще зрозуміти, як формувалися перші зорі та як еволюціонував Всесвіт. Згідно з іншими дослідженнями, більшість перших зірок були приблизно у 10–100 разів масивніші за Сонце, тоді як менш масивні об’єкти траплялися значно рідше.