Jedna od najvećih misterija moderne kosmologije je kako su supermasivne crne rupe uspele da narastu do nezamislivih veličina — od milion do milijardu puta masivnije od našeg Sunca — za manje od milijardu godina nakon Velikog praska. Prema našim dosadašnjim modelima, za takav rast jednostavno nije bilo dovoljno vremena. Ova zagonetka zbunjuje astronome već više od 20 godina, ostavljajući ključno poglavlje istorije svemira praznim.
Sada, najnovija posmatranja sa revolucionarnog Džejms Veb svemirskog teleskopa (JWST) pružaju prvi ubedljiv dokaz za teoriju koja bi mogla da reši ovu kosmičku zagonetku. U dubinama ranog svemira, čini se, postojali su pravi titani: "monstrum zvezde" koje su bile toliko masivne da su promenile tok kosmičke evolucije i posejale seme za današnje supermasivne crne rupe.
One su "izgubljeni sastojak" za supermasivne crne rupe
Glavni problem sa ranim supermasivnim crnim rupama bio je nedostatak vremena. Standardni procesi formiranja i spajanja manjih crnih rupa su suviše spori da bi objasnili njihovo postojanje u tako ranoj fazi svemira. Astronomi su znali da mora postojati neki "prečica", neki izgubljeni sastojak.
Nova otkrića sugerišu da su taj sastojak bile upravo "monstrum zvezde", sa masom od 1.000 do 10.000 puta većom od Sunca, koje su dominirale kosmičkom zorom. Ključna ideja je u njihovoj sudbini: umesto da eksplodiraju kao supernove, rasipajući svoj materijal po svemiru, ove zvezde su se na kraju svog kratkog života urušile direktno u masivne crne rupe. Ove crne rupe su bile "seme" iz kojeg su, mnogo brže nego što se ranije mislilo, izrasle današnje supermasivne crne rupe koje nalazimo u centrima galaksija. A upravo u galaksiji GS 3073, gde su pronašli hemijske tragove ovih zvezda, nalazi se i aktivna crna rupa — potencijalni direktni potomak jednog od ovih drevnih titana.
Naše najnovije otkriće pomaže u rešavanju kosmičke misterije stare 20 godina. Sa GS 3073, imamo prvi opservacioni dokaz da su ove monstrum zvezde postojale.
— Danijel Valen, Institut za kosmologiju i gravitaciju, Univerzitet u Portsmutu
Ostavile su jedinstven "hemijski otisak prsta"
Kako su naučnici pronašli dokaze za zvezde koje su nestale pre više od 13 milijardi godina? Odgovor leži u hemijskim tragovima koje su ostavile za sobom. Fokusirajući Džejms Veb teleskop na daleku galaksiju GS 3073, tim je otkrio nešto neobično: ekstremni odnos azota i kiseonika (čak 0,46), daleko viši nego što bi se moglo objasniti bilo kojom poznatom vrstom zvezde.
Mehanizam iza ovog jedinstvenog potpisa je specifičan za monstrum zvezde. U svojim vrelim jezgrima, one su stvarale ugljenik. Taj ugljenik je zatim "curio" iz jezgra u okolni omotač zvezde, gde se vodonik još uvek spajao, i tamo reagovao sa vodonikom da bi formirao ogromne količine azota. Na kraju svog života, zvezda je ovaj obogaćeni materijal oslobodila u okolni prostor, ostavljajući hemijski otisak prsta koji danas možemo da detektujemo. Model tima je takođe pokazao da se ovaj jedinstveni azotni potpis ne javlja kod zvezda koje su manje ili veće od ovog masenog opsega, čineći ga jedinstvenim dokazom za postojanje "monstrum zvezda".
Hemijski sastavi deluju kao kosmički otisak prsta, a obrazac u GS 3073 se razlikuje od bilo čega što obične zvezde mogu proizvesti. Njegov ekstremni nivo azota odgovara samo jednom izvoru koji poznajemo - primordijalnim zvezdama hiljadama puta masivnijim od našeg Sunca.
— Deveš Nandal, Univerzitet u Virdžiniji i Centar za astrofiziku Harvard & Smithsonian
Bile su "kosmički dinosaurusi": ogromne, primitivne i kratkog veka
Da bismo razumeli ove drevne objekte, astronom Danijel Valen nudi savršenu analogiju: one su bile "kosmički dinosaurusi". Poređenje je prikladno iz tri razloga. Prvo, bile su ogromne, sa masama koje su dostizale i do 10.000 solarnih masa, što ih čini pravim džinovima u poređenju sa današnjim zvezdama.
Drugo, bile su primitivne. Nastale su iz prvobitnog gasa koji je ispunjavao svemir nakon Velikog praska, pre nego što je bio obogaćen težim elementima. Konačno, imale su izuzetno kratak životni vek od samo četvrt miliona godina. U kosmičkim razmerama, to je jedva treptaj oka. Poput dinosaurusa, dominirale su svojim okruženjem kratko vreme pre nego što su nestale, ostavljajući za sobom samo tragove svog postojanja — ne fosile, već hemijske potpise i masivne crne rupe.
Zaključak: Pogled u kosmičku zoru
Otkriće ovih monstrum zvezda ne samo da nam pomaže u rešavanju dugogodišnje misterije supermasivnih crnih rupa, već nam pruža i potpuno novi uvid u "Kosmičko mračno doba" — period između 380.000 i milijardu godina nakon Velikog praska, koji je do sada bio uglavnom nevidljiv za naše teleskope. Zahvaljujući snazi Džejms Veba, sada možemo da zavirimo u zoru kosmosa i posmatramo prve korake u evoluciji galaksija. Ako su kosmički dinosaurusi zaista postojali, koje druge neverovatne tajne krije zora našeg svemira, čekajući da budu otkrivene?
https://www.universetoday.com/articles/astronomers-find-the-first-compelling-evidence-of-monster-stars-in-the-early-universe
