Небесный младенец: звёзды из чистого водорода экспресс
Костёр, сложенный из чистого спирта, горит жарко и почти не даёт дыма. Примерно так же светили первые звёзды — в них не было тяжёлых элементов, только водород и гелий, оставшиеся после Большого взрыва. Один такой «костёр», возможно, удалось поймать телескопу «Джеймс Уэбб» в галактике GN-z11. Мы видим её такой, какой она была через 400 миллионов лет после рождения Вселенной.
В спектре крошечной яркой области, которую назвали Hebe, нашли сильную линию ионизованного гелия на длине волны 1640 ангстрем. Это как отпечаток пальца, оставленный очень горячим ультрафиолетовым излучением. Тяжёлых элементов там не обнаружили — только верхний предел. Значит, источник либо почти первозданный, либо мы видим свет от скопления так называемых звёзд населения III. Это первые гипотетические светила, собранные из первичной смеси газов.
Авторы работы сравнили наблюдения с компьютерными моделями рождения звёздных скоплений в ранней Вселенной. Получилось, что в Hebe могло поместиться несколько сотен тысяч солнечных масс — примерно как 300 000 наших Солнц, собранных в тесный рой. Это на пределе того, что допускает стандартная модель формирования первых звёзд. Альтернатива — аккрецирующая сверхмассивная чёрная дыра — тоже даёт жёсткое излучение. Но её ультрафиолетовый «почерк» хуже ложится на измеренные линии гелия и водорода. Чёрная дыра перегревает окружающий газ иначе, и расчётная яркость рекомбинационных линий расходится с наблюдениями.
Так что Hebe, скорее всего, — настоящий небесный младенец: звёздное скопление, зажжённое в эпоху, когда таблица Менделеева была почти пуста. Его свет шёл к нам 13,4 миллиарда лет — почти всё время существования Вселенной, — чтобы рассказать, с чего всё начиналось.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2604.19075
Recent high-resolution spectroscopy with the James Webb Space Telescope (JWST) has confirmed the presence of a strong He II $$\lambda1640$$ emitting clump in the vicinity of GN-z11, with only upper limits on its metallicity. To explain the peculiar properties of this source, now termed Hebe, a cluster of metal-free, Population III (Pop III) stars has been invoked. A less likely source for the hard UV ionizing radiation could be an accreting supermassive black hole (SMBH) embedded inside Hebe. We here provide further constraints on what could power the observed emission lines in Hebe. Comparing with cosmological simulations of Pop III star cluster formation, we assess the maximum Pop III stellar mass that could plausibly form at the location of Hebe, finding stellar masses of a few $$10^5\,M_{\odot}$$, consistent with those inferred from the observations. Modeling the continuum spectral energy distribution arising from an accreting SMBH, we derive He II and H I ionizing rates and the resulting recombination line luminosities, providing a less natural fit for the combined observations. We thus confirm the interpretation of Hebe as a remarkable, primordial object, with the most plausible power source provided by a massive cluster of Pop III stars, at the limit of what is allowed within the standard model of first star formation.
Линия гелия He II λ1640, которую увидел «Уэбб», в сто раз «жёстче» обычного ультрафиолета: чтобы её излучить, нужна температура выше 50 000 градусов — как на поверхности самых горячих известных звёзд.
В романе «Сами боги» Айзека Азимова описаны существа из параллельной вселенной, где звёзды состоят из чистого водорода — почти как гипотетические звёзды населения III, только там они живут по иным законам физики.