Нова теоретична модель: Як надмасивні зорі сформували найдавніші кульові скупчення Всесвіту

Міжнародна команда науковців представила новаторський теоретичний підхід, який проливає світло на механізм утворення найстаріших зоряних об’єктів у Всесвіті — так званих кульових скупчень. Ця революційна модель, що викликала значний інтерес у астрономічній спільноті, пов’язує їхню подальшу еволюцію та унікальний хімічний склад з існуванням Надзвичайно Масивних Зірок (НМЗ). Результати цього глибокого дослідження, яке відкриває нові горизонти для розуміння ранньої космічної історії, були офіційно опубліковані у шанованому науковому виданні «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society».

В основі цієї сміливої концепції лежить фундаментальне припущення, що в умовах бурхливого та нестабільного газового середовища раннього Всесвіту, де ще не було важких елементів, могли формуватися зорі, маса яких була справді астрономічною. За розрахунками, ці об’єкти значно перевищували тисячу сонячних мас, а їхня вага могла сягати вражаючих 10 000 мас Сонця. Незважаючи на свою колосальну масу, ці гіганти мали вкрай коротку тривалість існування — лише один-два мільйони років. Проте за цей мізерний проміжок часу вони встигали здійснити значний вплив: активно спалюючи водень, вони випускали надзвичайно потужні зоряні вітри. Ці потоки матерії несли продукти високотемпературного горіння, які потім змішувалися з навколишнім первинним газом. Таке «забруднення» створило ідеальні умови для зародження наступних поколінь зірок, що відрізнялися унікальним, хімічно збагаченим складом, відмінним від первинного.

Ключовими учасниками цієї важливої наукової праці є професор Марк Гілес, який працює в Інституті Космологічних Наук Університету Барселони (ICCUB) та Інституті Космічних Досліджень Каталонії (IEEC), а також його співавтор Паоло Падоан, що представляє Дартмутський коледж. Професор Падоан особливо наголосив, що запропонована ними концепція демонструє відмінну узгодженість із фактичними даними, які регулярно надходять від космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST). Це підтверджує вирішальну, якщо не домінуючу, роль Надзвичайно Масивних Зірок у процесі формування перших галактик.

Кульові скупчення, які є щільними агрегаціями сотень тисяч або навіть мільйонів зірок, по праву вважаються найдавнішими «архівами» космосу, оскільки їхній вік часто перевищує 10 мільярдів років. Довгий час астрофізиків бентежив їхній аномальний хімічний профіль, який не відповідав очікуванням для перших зоряних поколінь. Зокрема, йдеться про підвищений вміст таких елементів, як азот, гелій, кисень, натрій, магній та алюміній. Нова модель пропонує елегантне і логічне пояснення цієї загадки: ці специфічні хімічні «відбитки» були залишені продуктами життєдіяльності НМЗ. Важливо, що це збагачення відбувалося до того моменту, як ці зорі завершили своє існування вибухами наднових, які могли б суттєво змінити або розсіяти склад навколишнього газового середовища, забезпечуючи збереження унікального хімічного підпису.

Дослідники також висувають далекосяжну гіпотезу щодо кінцевої долі цих надзвичайно масивних зірок. Вони припускають, що гравітаційний колапс цих колосальних об’єктів, ймовірно, призвів до утворення чорних дір проміжної маси. Ці гіпотетичні об’єкти можуть бути виявлені в осяжному майбутньому завдяки фіксації гравітаційних хвиль, що відкриє нову еру в астрофізиці. Таким чином, ця наукова праця формує цілісну та всеосяжну картину, що майстерно об’єднує фізику зореутворення, механізми еволюції зоряних скупчень та процеси раннього хімічного збагачення Всесвіту. Спостереження, проведені JWST, вже засвідчили високий вміст азоту в найдавніших галактиках, що, згідно з цією моделлю, є прямим і незаперечним наслідком домінування в них кульових скупчень, сформованих під вирішальним впливом Надзвичайно Масивних Зірок.