RW Space

Звезда прямо здесь, в галактике Млечный Путь, является самой чистой древней звездой, обнаруженной астрономами на сегодняшний день.

Это означает, что она удивительно (хотя и не полностью) незагрязнена металлами, которые образовались только после того, как звезды уже жили и умерли. Это ископаемый реликт ранней Вселенной, вероятно, рожденный из газа, обогащенного одним из первых взрывов сверхновых в ранней Вселенной.

Когда-то SDSS была маломассивной звездой типа Солнца. J0715-7334 достиг конца своей основной последовательности жизни и теперь является красным гигантом, приближающимся к концу своей жизни – выжившим ровно настолько, чтобы рассказать нам о временах, прошедших тысячелетиями.

«Эти нетронутые звезды — окна в рассвет звезд и галактик во Вселенной», — говорит космолог Александр Джи из Чикагского университета, который руководил исследованием.

После того, как Вселенная возникла в результате Большого взрыва, космос был заполнен горячим, плотным туманом плазмы, состоящей из маленьких атомных ядер и свободных электронов.

Тот небольшой свет, который там был, не смог бы проникнуть через этот туман; фотоны просто рассеялись бы на плавающих вокруг электронах, фактически сделав Вселенную темной.

Однако примерно через 300 000 лет после Большого взрыва Вселенная достаточно остыла, чтобы позволить протонам и электронам объединиться, образовав нейтральный водород и немного гелия. Именно из плотных сгустков этого первозданного водорода и гелия родились самые первые звезды, известные как Население III.

Элементы тяжелее гелия не получили широкого распространения во Вселенной до тех пор, пока эти звезды не умерли.

Звезды питаются за счет термоядерного синтеза – процесса, при котором атомы сгорают вместе, образуя более тяжелые элементы: сначала водород в гелий, затем гелий в углерод и так далее. Элементы тяжелее гелия в астрономии называются металлами.

Цепь заканчивается на железе, поскольку для его синтеза требуется больше энергии, чем выделяется в процессе, но даже более тяжелые элементы образуются в результате энергичных взрывов сверхновых, которые отмечают смерть массивных звезд. Эти взрывы разносят тяжелые элементы по космосу, где они могут быть включены в процесс формирования новых звезд.

Каждая звезда, когда-либо измеренная, имела некоторую степень обогащения этим металлом – но некоторые больше, чем другие. Те, у кого меньше всего, известные как Популяция II, имеют настолько низкую металличность, что их состав мог быть обогащен только Популяцией III.

«Звёзды Популяции III никогда не наблюдались, либо потому, что они были массивными, жили быстро и умирали молодыми, либо потому, что звезды Популяции III с наименьшей массой, которые могли существовать до наших дней, чрезвычайно редки», — объясняет астроном Кевин Шлауфман из Университета Джонса Хопкинса.

«В любом случае, свойства этого первого звездное поколение является одним из наиболее важных неизвестных в современной астрофизике.»

Поэтому звезды населения II очень востребованы астрономами, которые исследуют их химические свойства, чтобы узнать о звездах, которые их создали.

Это возвращает нас к SDSS J0715-7334, открытому почти случайно Джи и его учениками, которые искали интересные звезды, используя Sloan Digital Sky Survey (SDSS) в рамках своей учебной программы.

В первую ночь на телескопе вторая звезда, на которую смотрели студенты, была SDSS J0715-7334. Планировалось посмотреть на это 10 минут. В итоге они смотрели на нее три часа.

«Я смотрела на эту камеру всю ночь, чтобы убедиться, что она работает», — говорит астроном Натали Оррантия, одна из участвовавших в исследовании студенток.

При ближайшем рассмотрении выяснилось, что звезда имеет состав, который почти полностью состоит из водорода и гелия. Ее металличность составляет всего 0,005 процента от солнечной, что почти вдвое меньше, чем у предыдущего рекордсмена по низкой металличности.

В ее спектре была лишь маленькая частица железа – ее общая металличность в 40 раз ниже, чем у следующей известной звезды с самым низким содержанием железа. Но что действительно поразило исследователей, так это шокирующе низкое содержание углерода.

«В звезде так мало углерода, что можно предположить, что за ее образование ответственно раннее распыление космической пыли», — сказал Цзи. «Такой путь образования раньше наблюдался только один раз».

Обычно газу необходимы определенные элементы, такие как углерод или кислород, чтобы достаточно остыть для образования звезд. Считается, что путь формирования звезд населения III основывался на молекулах водорода, которые менее эффективны, но как только появился углерод, он стал доминирующим игроком в охлаждении, необходимом для звездообразования во Вселенной.

Отсутствие углерода в спектре SDSS J0715-7334 не указывает на чистое водородное охлаждение, которое, вероятно, использовали первые звезды Вселенной.

Вместо этого его химический состав предполагает, что он образовался в редком промежуточном режиме, где углерода было слишком мало для обычного. Маршрут охлаждения, поэтому крошечное количество космической пыли, остатки пепла сверхновых Популяции III, вероятно, способствовали коллапсу газа.

По теме: Мы наконец знаем, что включило свет на заре времен

«Однако, чтобы проверить эту гипотезу, необходимо найти еще много звезд с таким же низким содержанием металлов в разных средах», — пишут Джи и его команда в своей статье.

Положение звезды и ее движение по небу предполагают это пришла не из Млечного Пути, а из Большого Магелланова Облака, карликовой галактики, вращающейся вокруг Млечного Пути. Это может означать, что в Большом Магеллановом Облаке содержится больше таких звезд, ожидающих открытия.

«Вполне возможно, что мы обнаружим относительно большую долю звезд с ультрабедным содержанием металлов в таких галактиках, как Магеллановы Облака, чем в нашей галактике Млечный Путь», — говорит Шлауфман.

«Еще многое предстоит сделать, чтобы понять, что на самом деле происходило в ту эпоху, когда Млечный Путь был молод. Мы только поцарапал поверхность.»

Открытие было опубликовано в журнале Nature Astronomy.