James Webb-teleskopet oppdaget de kjemiske signaturene til de største stjernene i universet

James Webb-romteleskopet hjalp astronomer med å oppdage de første kjemiske signaturene til supermassive stjerner, "himmelmonstrene" som brant med lysstyrken til millioner av soler i det tidlige universet.

Til nå har de største stjernene som er observert noe sted hatt en masse som er omtrent 300 ganger større enn solen vår. Men den supermassive stjernen beskrevet i den nye studien anslås å ha en masse mellom 5 000 og 10 000 soler.

Teamet av europeiske forskere bak studien teoretiserte tidligere eksistensen av supermassive stjerner i 2018 i et forsøk på å forklare et av astronomiens største mysterier. I flere tiår har astronomer vært forundret over det enorme mangfoldet i sammensetningen av de ulike stjernene samlet i såkalte kulehoper.

Disse hopene, for det meste svært gamle, kan inneholde millioner av stjerner på et relativt lite rom. Fremskritt innen astronomi har avslørt et økende antall kulehoper, som antas å være den manglende koblingen mellom de første stjernene i universet og de første galaksene.

Melkeveien vår, som har mer enn 100 milliarder stjerner, har rundt 180 kulehoper. Men spørsmålet gjenstår: Hvorfor har stjernene i disse hopene så mange forskjellige kjemiske grunnstoffer, til tross for at de sannsynligvis alle ble født på omtrent samme tid, fra den samme gasskyen?

Mange stjerner inneholder grunnstoffer som krever enorme mengder varme å produsere, for eksempel aluminium, som krever temperaturer på opptil 70 millioner grader Celsius. Dette er langt over temperaturen som stjernene antas å nå i kjernene sine, rundt 15-20 millioner grader celsius, som er lik solens temperatur.

Så forskerne foreslo en mulig løsning: en supermassiv stjerne som eksploderte spyr ut kjemisk «forurensning». De antyder at disse massive stjernene er født fra påfølgende kollisjoner i tettpakkede kulehoper. Corinne Charbonnel, en astrofysiker ved Universitetet i Genève og hovedforfatter av studien, sa til AFP at «noe som en frøstjerne vil absorbere flere og flere stjerner».

Til slutt vil den bli "som en enorm atomreaktor, kontinuerlig matet med materie, som vil kaste av seg en stor mengde av det," la hun til. Denne "forurensningen" som kastes ut vil i sin tur mate de unge og danne stjerner, og gi dem et større utvalg av kjemikalier jo nærmere de er den supermassive stjernen, la hun til. Men teamet trenger fortsatt observasjoner for å bekrefte teorien.

De fant dem i galaksen GN-z11, som er mer enn 13 milliarder lysår unna – lyset vi ser fra den dukket opp bare 440 millioner år etter Big Bang. Den ble oppdaget av Hubble-romteleskopet i 2015 og hadde inntil nylig rekorden for den eldste observerte galaksen.

Det gjorde det til et åpenbart hovedmål for Hubbles etterfølger som det kraftigste romteleskopet, James Webb, som begynte å gi ut sine første observasjoner i fjor. Webb ga to nye ledetråder: den utrolige tettheten av stjerner i kulehoper og, viktigst av alt, tilstedeværelsen av store mengder nitrogen.

Dannelsen av nitrogen krever virkelig ekstreme temperaturer, som forskere mener bare kan skapes av en supermassiv stjerne. "Takket være data samlet inn av romteleskopet James Webb, tror vi at vi har funnet den første ledetråden til eksistensen av disse ekstraordinære stjernene," sa Charbonnel i en uttalelse, som også kalte stjernene "himmelske monstre."

Hvis teamets teori tidligere var "et slags spor etter vår supermassive stjerne, så er dette som å finne et bein," sa Charbonnel. "Vi tenker på hodet til udyret bak alt dette," la hun til.

Men det er lite håp om at vi noen gang vil kunne observere dette dyret direkte. Ifølge forskere er levetiden til supermassive stjerner bare rundt to millioner år - et øyeblikk i den kosmiske tidsskalaen.

Imidlertid mistenker de at kulehopene eksisterte for rundt to milliarder år siden, og de kan ennå finne flere spor etter de supermassive stjernene som de en gang kan ha inneholdt.

Les også:

• Et privat selskap planlegger å bringe NASAs Spitzer-romteleskop til live igjen
• James Webb-teleskopet oppdaget vann rundt en komet i asteroidebeltet