Астрономы обнаружили одну из самых старых звезд в известной Вселенной
Красный гигант, находящийся на расстоянии 16 000 световых лет от нас, по-видимому, является истинным членом всего второго поколения звезд во Вселенной.
Согласно анализу ее химического состава, она содержит элементы, образовавшиеся в процессе жизни и смерти всего одной звезды первого поколения. Таким образом, с ее помощью мы можем даже найти первое поколение звезд, которые когда-либо рождались – ни одна из них еще не была обнаружена.
Кроме того, исследователи провели анализ с помощью фотометрии – метода, измеряющего интенсивность света, что дает новый способ поиска таких древних объектов.
“Мы сообщаем об открытии SPLUS J210428.01-004934.2 (далее SPLUS J2104-0049), звезды с низким содержанием металлов, отобранной по результатам узкополосной фотометрии S-PLUS и подтвержденной спектроскопией среднего и высокого разрешения“, — пишут исследователи в своей статье.
“Эти экспериментальные наблюдения являются частью продолжающейся работы по спектроскопическому подтверждению кандидатов с низкой металличностью, выявленных по данным узкополосной фотометрии“.
Хотя нам кажется, что мы довольно хорошо понимаем, как Вселенная развивалась от Большого взрыва до усеянного звездами великолепия, которое мы знаем и любим сегодня, первые звезды, включившие свои мигающие огни в первобытной темноте, известные как звезды населения III, остаются чем-то вроде загадки.
Современные процессы звездообразования дают нам некоторые подсказки о том, как образовались эти ранние звезды, но пока мы их не найдем, наше понимание основывается на неполной информации.
Один след из хлебных крошек – это звезды Населения II – следующие несколько поколений после Населения III. Из них поколение, которое следует сразу за населения III, возможно, является наиболее захватывающим, поскольку по составу они наиболее близки к населению III.
Мы можем определить их по чрезвычайно низкому содержанию таких элементов, как углерод, железо, кислород, магний и литий, обнаруженному путем анализа спектра света, испускаемого звездой, который содержит химические отпечатки входящих в неё элементов.
Это объясняется тем, что до появления звезд не было тяжелых элементов – Вселенная представляла собой некий мутный суп, состоящий в основном из водорода и гелия. Когда образовались первые звезды, они должны были состоять именно из них – именно в процессе термоядерного синтеза в их ядрах образовались более тяжелые элементы.
Сначала водород превращается в гелий, затем гелий в углерод и так далее вплоть до железа, в зависимости от массы звезды (самые маленькие звезды не имеют достаточно энергии для превращения гелия в углерод и заканчивают свою жизнь, когда достигают этой точки). Даже самые массивные звезды не имеют достаточно энергии для переплавки железа; когда их ядро полностью состоит из железа, они становятся сверхновыми.
Эти колоссальные космические взрывы выбрасывают весь расплавленный материал в близлежащее пространство; кроме того, взрывы настолько энергичны, что порождают серию ядерных реакций, в результате которых образуются еще более тяжелые элементы, такие как золото, серебро, торий и уран. Молодые звезды, которые затем формируются из облаков, содержащих эти материалы, имеют более высокую металличность, чем звезды, которые появились раньше.
Сегодняшние звезды – Население I – имеют самую высокую металличность. (Кстати, это означает, что со временем новые звезды не смогут образовываться, поскольку запасы водорода во Вселенной ограничены). А звезды, которые родились, когда Вселенная была еще очень молода, имеют очень низкую металличность, причем самые ранние звезды известны как звезды с ультрабедным металлом, или звезды УБМ.
Эти УБМ считаются настоящими звездами населения II, обогащенными материалом только от одной сверхновой звезды населения III.
Используя фотометрический обзор под названием S-PLUS, группа астрономов под руководством NOIRLab Национального научного фонда определила SPLUS J210428-004934, и хотя она не обладает самой низкой металличностью, которую мы уже обнаружили (эта честь принадлежит SMSS J0313-6708), она имеет среднюю металличность для звезды УБМ.
Кроме того, у нее самое низкое содержание углерода, которое астрономы когда-либо наблюдали у бедной металлами звезды. Это может дать нам новое важное ограничение на звезду-прародительницу и модели звездной эволюции для очень низкой металличности, говорят исследователи.
Чтобы выяснить, как могла образоваться звезда, они провели теоретическое моделирование. Они обнаружили, что химическое изобилие, наблюдаемое в SPLUS J210428-004934, включая низкое содержание углерода и более нормальное для звезды УБМ изобилие других элементов, может быть лучше всего воспроизведено высокоэнергетической сверхновой звездой одной населения III, масса которой в 29,5 раз больше массы Солнца.
Тем не менее самые близкие результаты моделирования все же не смогли дать достаточно кремния для точного воспроизведения SPLUS J210428-004934. Они рекомендовали искать более древние звезды с похожими химическими свойствами, чтобы попытаться разрешить это странное несоответствие.
“Дополнительные звезды УБМ, идентифицированные с помощью фотометрии S-PLUS, значительно улучшат наше понимание звезд населения III и позволят найти безметалловую звезду низкой массы, все еще живущую в нашей Галактике сегодня“, — пишут исследователи.
Их работа была опубликована в журнале .
