James Webb-teleskopet upptäckte de kemiska signaturerna för de största stjärnorna i universum

Rymdteleskopet James Webb hjälpte astronomer att upptäcka de första kemiska signaturerna av supermassiva stjärnor, "himmelmonstren" som brann med ljusstyrkan från miljontals solar i det tidiga universum.

Hittills har de största stjärnorna som observerats någonstans haft en massa som är ungefär 300 gånger vår sols massa. Men den supermassiva stjärnan som beskrivs i den nya studien beräknas ha en massa mellan 5 000 och 10 000 solar.

Teamet av europeiska forskare bakom studien teoretiserade tidigare förekomsten av supermassiva stjärnor 2018 i ett försök att förklara ett av astronomis största mysterier. I decennier har astronomer varit förbryllade över den enorma mångfalden av sammansättningen av de olika stjärnorna som samlats i så kallade klothopar.

Dessa hopar, mestadels mycket gamla, kan innehålla miljontals stjärnor på ett relativt litet utrymme. Framstegen inom astronomi har avslöjat ett ökande antal klothopar, som tros vara den saknade länken mellan universums första stjärnor och de första galaxerna.

Vår Vintergatans galax, som har mer än 100 miljarder stjärnor, har cirka 180 klothopar. Men frågan kvarstår: Varför har stjärnorna i dessa hopar så många olika kemiska grundämnen, trots att de förmodligen alla föddes ungefär samtidigt, från samma gasmoln?

Många stjärnor innehåller grundämnen som kräver enorma mängder värme för att producera, till exempel aluminium, som kräver temperaturer på upp till 70 miljoner grader Celsius. Detta är långt över den temperatur som stjärnor tros nå i sina kärnor, runt 15-20 miljoner grader Celsius, vilket liknar solens temperatur.

Så forskarna föreslog en möjlig lösning: en supermassiv stjärna som exploderade spyr ut kemisk "förorening". De antyder att dessa massiva stjärnor är födda från på varandra följande kollisioner i tätt packade klothopar. Corinne Charbonnel, astrofysiker vid universitetet i Genève och huvudförfattare till studien, sa till AFP att "något som en fröstjärna kommer att absorbera fler och fler stjärnor."

I slutändan kommer det att bli "som en enorm kärnreaktor, kontinuerligt matad med materia, som kommer att kasta av sig en stor mängd av det", tillade hon. Denna utstötta "förorening" kommer i sin tur att mata de unga och bilda stjärnor, vilket ger dem en större variation av kemikalier ju närmare de är den supermassiva stjärnan, tillade hon. Men laget behöver fortfarande observationer för att bekräfta sin teori.

De hittade dem i galaxen GN-z11, som är mer än 13 miljarder ljusår bort – ljuset vi ser från den dök upp bara 440 miljoner år efter Big Bang. Den upptäcktes av rymdteleskopet Hubble 2015 och hade tills nyligen rekordet för den äldsta observerade galaxen.

Det gjorde det till ett uppenbart främsta mål för Hubbles efterträdare som det mest kraftfulla rymdteleskopet, James Webb, som började släppa sina första observationer förra året. Webb erbjöd två nya ledtrådar: den otroliga tätheten av stjärnor i klothopar och, viktigast av allt, närvaron av stora mängder kväve.

Bildandet av kväve kräver verkligen extrema temperaturer, som forskare tror bara kan skapas av en supermassiv stjärna. "Tack vare data som samlats in av rymdteleskopet James Webb tror vi att vi har hittat den första ledtråden till existensen av dessa extraordinära stjärnor", sa Charbonnel i ett uttalande och kallade också stjärnorna för "himmelska monster".

Om tidigare lagets teori var "ett slags spår av vår supermassiva stjärna, då är det här som att hitta ett ben", sa Charbonnel. "Vi tänker på odjurets huvud bakom allt detta", tillade hon.

Men det finns lite hopp om att vi någonsin kommer att kunna observera detta odjur direkt. Enligt forskare är livslängden för supermassiva stjärnor bara cirka två miljoner år - ett ögonblick i den kosmiska tidsskalan.

De misstänker dock att klothoparna existerade för cirka två miljarder år sedan, och de kan ännu hitta fler spår av de supermassiva stjärnorna som de en gång kan ha innehållit.

Läs också:

• Ett privat företag planerar att väcka NASA:s rymdteleskop Spitzer till liv igen
• James Webb-teleskopet upptäckte vatten runt en komet i asteroidbältet