Vysvětlení dusíku v galaxii GS 3073 supermasivními hvězdami. Kredit: Devesh Nandal, Center for Astophysics Institute for Theory and Computing.

Odborníci si už mnoho let lámou hlavy s tím, jak mohly ve velmi mladém vesmíru velmi rychle vzniknout supermasivní černé díry. Nedávalo to smysl. Podle toho, co jsme věděli, supermasivní černá díra nemohla stihnout narůst z běžné černé díry. Odpověď by mohly extrémně masivní hvězdy, pokud by existovaly na počátku vesmíru. Ale k dispozici nebyl ani důkaz existence takových hvězdných monster.

Daniel Whalen. Kredit: University of Portsmouth.

Teď jak se zdá, přichází průlom. Webbův dalekohled hlásá první přímý důkaz existence monster o hmotnosti tisíců až desetitisíců Sluncí. Současně je ale nutné podotknout, že výraz „přímý důkaz“ je v této souvislosti poněkud matoucí. Natěšený laik by čekal, že jde o pozorování takových hvězdných monster, jak se na nás šklebí z vesmíru starého pár set milionů let. Ale ani Webb na něco takového nejspíš nemá.

V tomto případě jde o „přímé pozorování“ chemických stop, které po sobě takové monstrózní hvězdy zanechaly. Tým vedený odborníky University of Portsmouth a Center for Astrophysics (CfA), Harvard and Smithsonian pozoroval galaxii GS 3073 a objevil tam extrémní poměr mezi dusíkem a kyslíkem (0,46), který nelze vysvětlit žádným doposud známým typem hvězd či hvězdných explozí.

Logo. Kredit: University of Portsmouth.

V roce 2022 jsme na OSLU psali o hypotéze, podle které mohly ve velmi mladém vesmíru první kvasary vzniknout jako supermasivní hvězdy v bouřlivých proudech chladného plynu. Jedním z autorů byl tehdy Daniel Whalen z University of Portsmouth, který se teď podílel (ještě s jedním kolegou z původního týmu Muhammadem Latifem) na vystopování předpovězených „supermasivních hvězd.“

Extrémní poměr dusíku ke kyslíku teoreticky odpovídá právě zmíněným hvězdným monstrům. Whalen a spol. modelovali, jak by to mohlo fungovat. Vyšli z toho, že hvězdy o hmotnosti tisíců až desetitisíců Sluncí by v jádru spalovaly helium na uhlík, který by unikal do vnějších vrstev hvězdy, kde by se spaloval vodík. Z uhlíku a vodíku by vznikal dusík. Po vyvržení materiálu hvězdy při jejím zániku by se galaxie jako GS 3073 obohacovaly dusíkem.

Jak podotýká Whalen, tito vesmírní giganti, takoví dinosauři mezi hvězdami, by měli jen jepičí život. Vyhořeli by asi tak za 250 tisíc let. Nejspíš by prý ale nezanikli ultimátní explozí, ale zhroutili by se přímo do černé díry o hmotnosti tisíců Sluncí. Galaxie GS 3073 má ve svém centru černou díru, která se krmí hmotou. Je možné, že vznikla právě tímto uvedeným způsobem ze supermasivní hvězdy. Webbův dalekohled teď bude pátrat po dalších takových galaxiích bohatých na dusík. Uvidíme, co najde.

Video: Daniel Whalen: The Formation of the First Quasars

Literatura

University of Portsmouth 9. 12. 2025.

Astrophysical Journal Letters 994: L11.