La prova dell'esistenza della prima generazione di stelle nell'universo è emersa, grazie alle osservazioni effettuate dal James Webb Space Telescope (JWST). Le prove si trovano in una delle galassie più lontane conosciute.
Galassia designata GN-Z11è stato scoperto da Telescopio spaziale Hubble Nel 2015, prima del lancio del telescopio spaziale James Webb, era considerata la galassia più distante conosciuta. con Spostamento verso il rosso Dalla 10.6 ha senso parlare di quanto tempo esiste, non di quanto sia lontano. Questo perché vediamo GN-z11 com'era solo 430 milioni di anni dopo la sua comparsa la grande esplosione A causa del tempo impiegato dalla sua luce per raggiungere il nostro angolo di universo. In confronto, l’universo di oggi è… 13,8 miliardi di anni.
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Pertanto, GN-z11 è stato un obiettivo primario per lo studio del telescopio spaziale James Webb. Ora, due nuovi articoli descrivono profonde scoperte su GN-z11 che rivelano dettagli vitali su come sono cresciute le galassie che esistevano nell’universo primordiale.
GN-z11 è la galassia più brillante conosciuta con questo particolare spostamento verso il rosso, e in effetti è diventata un soggetto popolare per le galassie ad alto spostamento verso il rosso che ora vengono trovate quasi regolarmente nell'Universo primordiale dal telescopio spaziale James Webb. Molte di esse appaiono più luminose di quanto previsto dai nostri modelli di formazione delle galassie. Queste previsioni si basano sul Modello Standard della cosmologia.
Ora, nuove osservazioni del telescopio spaziale James Webb sembrano aver fatto luce su ciò che sta accadendo.
Un team di astronomia guidato da Roberto Maiolino dell'Università di Cambridge ha esaminato GN-z11 utilizzando i due strumenti nel vicino infrarosso del James Webb Space Telescope, la Near-Infrared Camera (NIRCam) e il Near-Infrared Spectrometer (NIRSpec). I ricercatori hanno scoperto prove di una prima generazione di stelle, chiamate stelle del terzo gruppo, nonché dell'esistenza di un ammasso di stelle Buco nero gigante Divorano enormi quantità di materia e crescono a un ritmo notevolmente accelerato.
Gli scienziati possono calcolare l'età di una stella in base alla sua abbondanza di elementi pesanti, creati da generazioni precedenti di stelle che vissero e morirono, espellendo quegli elementi pesanti nello spazio dove alla fine vengono riciclati nelle regioni di formazione stellare per formare nuove stelle. Corpi astrali. Le stelle più giovani che si sono formate negli ultimi cinque o sei miliardi di anni sono chiamate stelle del primo gruppo e hanno la maggiore abbondanza di elementi pesanti. Il nostro sole È la popolazione che recito. Le stelle più vecchie contengono meno elementi pesanti perché ci sono state meno generazioni di stelle che le hanno precedute. Chiamiamo queste stelle del secondo gruppo e vivono nelle nostre regioni più antiche via Lattea.
Tuttavia, le stelle del terzo gruppo finora sono state puramente ipotetiche.
Queste stelle avrebbero dovuto essere le prime a formarsi e, poiché non c'erano altre stelle prima di loro, non contenevano elementi pesanti ed erano costituite solo da idrogeno ed elio puri formatisi durante il Big Bang. Si pensa anche che queste prime stelle fossero estremamente luminose, con masse equivalenti ad almeno diverse centinaia di soli.
Anche se gli astronomi devono ancora vedere direttamente le stelle del Gruppo III, il team di Maiolino ne ha scoperto prove indirette in GN-z11. NIRSpec ha osservato un grumo di elio ionizzato vicino al bordo di GN-z11.
“Il fatto che non vediamo altro che elio suggerisce che questa massa deve essere abbastanza pura”, ha detto Maiolino nel suo rapporto. dichiarazione. “Questo è qualcosa che ci si aspetterebbe dalla teoria e dalle simulazioni in prossimità di galassie particolarmente massicce di queste epoche: che dovrebbero esserci sacche di gas incontaminato rimanenti nell’alone, e queste sacche potrebbero collassare e formare stelle del terzo gruppo”.
Questo gas elio viene ionizzato da qualcosa che produce enormi quantità di luce ultravioletta, chiamate stelle di popolazione III. L’elio che abbiamo visto è probabilmente un materiale rimasto dalla formazione di quelle stelle. La quantità di luce ultravioletta necessaria per ionizzare tutto questo gas richiede circa 600.000 masse solari di stelle in totale, che brillano di una luminosità combinata 20 trilioni di volte più luminosa del nostro Sole. Questi numeri suggeriscono che le galassie distanti come GN-z11 erano più abili nel formare stelle massicce rispetto alle galassie dell’universo moderno.
Nel frattempo, secondo una seconda serie di risultati, il team di Maiolino ha anche trovato prove dell’esistenza di un buco nero di 2 milioni di masse solari nel nucleo di GN-z11.
“Abbiamo trovato un gas molto denso, comune nelle vicinanze dei buchi neri supermassicci che accumulano gas”, ha detto Maiolino nella stessa dichiarazione. “Questa è stata la prima prova chiara che GN-z11 ospita un buco nero che sta divorando la materia”.
Il team ha anche rilevato un potente ghiaccio di radiazioni proveniente dal disco di materia in accrescimento in orbita attorno al buco nero, così come elementi chimici ionizzati tipicamente presenti vicino ai buchi neri in accrescimento. Il team afferma che si tratta del buco nero supermassiccio più distante mai scoperto e che il suo vorace appetito fa sì che il suo disco di accrescimento diventi denso, caldo e brillante. I ricercatori ritengono che questo, combinato con le stelle del Gruppo III, sia ciò che rende GN-z11 così luminoso. Senza infrangere la cosmologia standard Come hanno fatto alcuni Reclamato prematuramente.
Lo studio sulla massa dell'elio ionizzato e sulle stelle di popolazione III è stato accettato per la pubblicazione sulla rivista Astronomy and Astrophysics ed è disponibile per l'acquisto una prestampa Trovato qui. Nel frattempo, lo studio delle osservazioni NIRCam del buco nero è stato pubblicato il 17 gennaio sulla rivista natura.
