A James Webb űrtávcső (JWST) által felfedezett rejtélyes „kis vörös pöttyök” (Little Red Dots) nem tűnnek el nyomtalanul a korai univerzumból – legalábbis egy új kutatás szerint. A paleontológusokhoz hasonlóan, akik rájöttek, hogy a dinoszauruszok egy része a mai madarakban él tovább, a csillagászok is úgy vélik, hogy ezek a kozmikus „fosszíliák” nem haltak ki, hanem ismerős égitestekké, úgynevezett gömbhalmazokká fejlődtek. Ezek a sűrűn tömörült csillagcsoportok a modern világegyetem megszokott látványosságai, ám a kutatók most egy meglepő kapcsolatot találtak a JWST által megfigyelt ősi objektumok és közöttük.
A „kis vörös pöttyök” 2022-ben kezdtek komoly fejtörést okozni a csillagászoknak, amikor a JWST nagy számban fedezte fel őket a Nagy Bumm után mintegy 600 millió évvel. A rejtélyt az adta, hogy ezek az objektumok látszólag eltűnnek, mire a kozmosz eléri a 2 milliárd éves kort. Számos elmélet született a magyarázatukra, például hogy fekete lyukak lehetnek, amelyeket sűrű gáz- és porfelhők vesznek körül. A Texasi Egyetem kutatói által vezetett új tanulmány azonban egy másik lehetőséget vet fel: ezek a pöttyök valójában kialakulóban lévő gömbhalmazok lehetnek, amelyek középpontjában egy szupermasszív csillag található.
„Ezek nem csupán egy furcsa, új JWST-populáció, amelynek semmi köze a mai univerzumhoz” – nyilatkozta John Chisholm, a kutatás vezetője. „A kis vörös pöttyök túlélhetik a korai kozmoszt, és olyasmivé fejlődhetnek, ami viszonylag ismerős számunkra.” Chisholm szerint ezek az objektumok lehetnek galaxisok, fekete lyukak, vagy akár valami egészen váratlan is. „Munkánk azt mutatja, hogy a szupermasszív csillagokkal rendelkező gömbhalmazok kialakulásának szerepelnie kell a lehetséges magyarázatok között” – tette hozzá.
Ismerős égitestek ismeretlen oldala
A gömbhalmazok nagy galaxisokban található, több millió ősi csillagból álló, sűrű csillagcsoportok. A Tejútrendszerben legalább 150 ilyen halmaz ismert, ám a csillagászok még mindig nem tudják pontosan, hogyan jöttek létre. „Általában több milliárd évnyi fejlődés után látjuk őket, amikor a tömeges csillagok már eltűntek, a gáz kitisztult, és a dinamikai folyamatok megváltoztatták a tömegüket és szerkezetüket” – magyarázta Danielle Berg, a kutatás másik résztvevője. „Ez rendkívül megnehezíti az eredeti kialakulási körülményeik rekonstruálását.”
A kutatók szerint a gömbhalmazok csillagai a korai univerzumban, nagyjából egy időben jöttek létre. Ekkor azonban a kozmoszban csak hidrogén, hélium és néhány nehezebb elem állt rendelkezésre. Ennek ellenére a gömbhalmazok csillagai furcsa módon bővelkednek héliumban és fémekben, például nitrogénben, nátriumban és alumíniumban, miközben hiányoznak belőlük a szén, oxigén és magnézium megszokott szintjei. „Ez a sajátos mintázat rendkívül magas hőmérsékletű magfúzióra utal, ami sokkal magasabb, mint a hatalmas csillagok magjában is” – mondta Mike Boylan-Kolchin. „Egy szupermasszív csillag pontosan olyan környezetet teremthet, amely ezt a kombinációt előállítja.”
Ezek a szupermasszív csillagok a korai gömbhalmazok sűrű környezetében jöhettek létre, ahol a csillagok ütközései és egyesülései gyakoriak voltak. Az így keletkezett óriáscsillagok élettartama azonban rendkívül rövid, mindössze egymillió év körüli – a Nap például 4,6 milliárd éves. Ez az idő azonban elegendő volt ahhoz, hogy létrehozzák azokat az elemeket, amelyek megmagyarázzák a gömbhalmazok különös kémiai összetételét. Amikor ezek a szupermasszív csillagok szupernóva-robbanásban elpusztulnak, az általuk létrehozott elemek szétszóródnak, és a következő csillagnemzedék építőköveivé válnak.
Időzítés és tömeg
A kutatók szerint nem csak a furcsa kémia köti össze a korai gömbhalmazokat a „kis vörös pöttyökkel”. Azt is megállapították, hogy a „kis vörös pöttyök” eloszlása a korai univerzumban megegyezik a modern gömbhalmazok eloszlásával. Emellett a „kis vörös pöttyök” evolúciós modelljei azt mutatják, hogy becsült tömegük könnyen elvezethet a mai univerzumban megfigyelt gömbhalmazok tömegéhez. „A modellünkben a szupermasszív csillag, amely miatt az objektum kis vörös pöttynek tűnik, csak rövid ideig él” – magyarázta Chisholm. „Miután ez a csillag meghal, az objektum már nem néz ki kis vörös pöttynek, még akkor sem, ha maga a halmaz több milliárd évig fennmarad.”
Az időzítés is alátámasztja az elméletet. A „kis vörös pöttyök” a Nagy Bumm után mintegy 600 millió évvel jelennek meg, ami pontosan az az időszak, amikor a tudósok szerint a gömbhalmazok kialakulása megkezdődhetett. „Nincs egyetlen döntő bizonyíték, amely azt mondaná, hogy a kis vörös pöttyök gömbhalmazok, de ez sok különböző és meglepő megfigyelést megmagyarázna” – összegezte Boylan-Kolchin. A kutatás jelenleg egy előnyomtatvány formájában érhető el az arXiv adatbázisában, és további vizsgálatokra lesz szükség a kapcsolat megerősítéséhez.
A felfedezés új távlatokat nyithat a korai univerzum megértésében. Ha a „kis vörös pöttyök” valóban a gömbhalmazok ősei, akkor a JWST nem csupán távoli, elszigetelt objektumokat figyel meg, hanem olyan struktúrákat, amelyek a mai világegyetem szerves részévé váltak. Ez a kapcsolat segíthet a csillagászoknak abban, hogy jobban megértsék a galaxisok és a csillaghalmazok kialakulásának folyamatát, és újabb darabkákkal gazdagítsák a kozmikus evolúció kirakósát.
© NASA, ESA, CSA, STScI, Dale Kocevski/Colby College, ESO
Forrás: Space.com
