Jak dotąd badając przestrzeń kosmiczną, zarówno tą najbliższą, jak i tą najdalszą za pomocą obserwatoriów naziemnych oraz kosmicznych naukowcy napotykali na gwiazdy maksymalnie 300 razy masywniejsze od Słońca. To jak dotąd najmasywniejsze znane gwiazdy we wszechświecie. Jednocześnie naukowcy przekonani byli od dawna, że na wczesnym etapie ewolucji wszechświata istniały gwiazdy znacznie większe. W najnowszym artykule naukowym opublikowanym przez zespół europejskich badaczy mowa bowiem o gwiazdach o masie rzędu 5000-10000 razy większej od masy Słońca.
Skąd się wzięły supermasywne gwiazdy?
Podejrzenie, że w odległej przeszłości istniały tak masywne gwiazdy ma swoje źródło w obserwacjach gromad kulistych, czyli sferycznych zagęszczeń od 10 000 do miliona gwiazd. Gromady kuliste to w dużej mierze stare obiekty, które można znaleźć m.in. w halo otaczającym naszą galaktykę (Droga Mleczna ma co najmniej 180 takich gromad kulistych). Mimo tego, że gwiazdy tworzące takie gromady powstają w tym samym czasie, z tego samego obłoku molekularnego to bardzo często różnią się między sobą składem chemicznym.
Czytaj także: Jaka jest największa gwiazda we Wszechświecie? Oto co o niej wiemy
Wiele z gwiazd wchodzących w skład gromad kulistych posiada w swoim składzie chemicznym pierwiastki, których powstanie wymaga gigantycznych temperatur, których nie da się osiągnąć nawet w jądrach gwiazd tworzących gromadę. Dobrym przykładem może być tutaj glin, który do powstania wymaga temperatur rzędu 70 milionów stopni Celsjusza. Tymczasem w jądrze gwiazdy podobnej do Słońca temperatura może osiągnąć wartości rzędu maksymalnie 15-20 milionów stopni Celsjusza. Powstaje zatem pytanie, skąd bierze się glin w gwiazdach należących do gromad kulistych?
Czytaj także: Najjaśniejsze gwiazdy na niebie. Gdzie i jak je znaleźć?
W toku swoich rozważań teoretycznych naukowcy doszli do wniosku, że za powstawanie części pierwiastków mogą być odpowiedzialne supermasywne gwiazdy, które mogłyby powstawać w procesie zderzeń między masywnymi gwiazdami w gęsto upakowanych centrach gromad kulistych. Zważając na niewielkie odległości między gwiazdami w gromadzie kulistej, a szczególnie w centrum takiej gromady wystarczyłoby zderzenie dwóch gwiazd, aby powstała jedna masywniejsza gwiazda, która z czasem zaczęłaby pochłaniać kolejne w swoim otoczeniu. Obiekt taki osiągałby coraz wyższe temperatury w swoim wnętrzu, syntezował nowe pierwiastki i na bieżąco rozrzucał je po otoczeniu. Pierwiastki te naturalnie zasilałyby ośrodek międzygwiezdny, z którego z czasem powstawałyby kolejne gwiazdy. Im bliżej supermasywnej gwiazdy powstawałyby gwiazdy, tym bardziej bogaty miałyby skład chemiczny. Z czasem prowadziłoby to do zróżnicowania składu chemicznego w całej gromadzie kulistej. Teoria tego typu była interesująca, jednak naukowcy bardzo długo nie mieli żadnych dowodów na jej potwierdzenie. Aż do teraz.
Czytaj także: Hubble szuka dziury (dosłownie!) w całym. Co mieści się w centrum NGC 6325?
Supermasywne gwiazdy na końcu wszechświata
Ponad 13 miliardów lat świetlnych od Ziemi znajduje się jedna z najodleglejszych dotąd odkrytych galaktyk, GN-z11. Obiekt ten obecnie widzimy takim, jakim był gdy wszechświat miał zaledwie 440 milionów lat.
Naukowcy badający galaktykę za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba byli w stanie uzyskać o niej dwie niezwykle interesujące informacje. Po pierwsze wokół galaktyki krążą niezwykle gęsto upakowane gromady kuliste. Po drugie, w galaktyce znajduje się zaskakująco dużo azotu. Jak wskazują badacze, do stworzenia tego pierwiastka wymagane są ekstremalnie wysokie temperatury. Mowa tutaj o temperaturach, które można by było osiągnąć tylko we wnętrzu supermasywnej gwiazdy.
Samej supermasywnej gwiazdy raczej nie uda się znaleźć. Naukowcy musieliby mieć zaskakująco dużo szczęścia, aby dostrzec akurat obiekt tego typu. Powód jest zresztą zaskakująco prosty – tak masywne gwiazdy od momentu powstania do śmierci istnieją zaledwie około 2 milionów lat. W skali wszechświata to zaledwie mrugnięcie oka. Z drugiej strony pozostałości po takich gwiazdach mogą być widoczne w składzie chemicznym gromad kulistych przez nawet dwa miliardy lat. Można się zatem spodziewać, że jeżeli teoria opracowana przez naukowców jest prawdziwa, wkrótce uda się znaleźć inne ślady i pozostałości po tych masywnych olbrzymach świecących miliony razy jaśniej od Słońca.