Космічна капсула часу: астрономи виявили одну з найчистіших стародавніх зірок
Астрономи виявили в нашому космічному оточенні зірковий «копалиний об’єкт», який дозволяє зазирнути в зорі існування Всесвіту. Зірка, що одержала позначення SDSS J0715-7334, напрочуд чиста: у ній майже немає «металів» — так в астрономії називають будь-які елементи важчі за водень і гелій.
Це відкриття має величезне значення, оскільки воно дає «хімічний відбиток» найпершої епохи зіркоутворення, допомагаючи вченим заповнити прогалину між Великим вибухом і тим складним, багатим на метали Всесвіту, в якому ми живемо сьогодні.
Пошук першого покоління
Щоб зрозуміти, чому ця зірка така особлива, потрібно повернутися до витоків Всесвіту. Після Великого вибуху простір був щільним туманом з плазми. Лише приблизно через 300 000 років Всесвіт досить охолонув, щоб протони і електрони змогли сформувати нейтральний водень і гелій.
З цих первозданних газів народилися перші зірки, відомі як Населення III. Ці зірки були масивними, жили неймовірно швидко і гинули внаслідок потужних вибухів наднових. Ці вибухи стали першими «фабриками» Всесвіту: вони виковували важчі елементи, такі як вуглець, кисень і залізо, і розсіювали їх у просторі.
Оскільки зірки населення III жили дуже недовго, їх ніколи не вдавалося спостерігати безпосередньо. Натомість астрономи полюють на зірки Населення II : це більш старі маломасивні зірки, що сформувалися з «забрудненого» газу, що залишився після тих перших наднових. Вивчаючи ці зірки другого покоління, вчені можуть реконструювати властивості перших зірок, які тепер безповоротно втрачені у часі.
Рекордне відкриття
Виявлення SDSS J0715-7334 було майже випадковим. Проводячи планові спостереження в рамках Слоанівського цифрового небесного огляду (SDSS), група вчених під керівництвом космолога Олександра Джи з університету Чикаго була буквально заворожена цією зіркою. Те, що планувалося як 10-хвилинне спостереження, перетворилося на тригодинне глибоке дослідження.
Результати виявилися приголомшливими:
– Екстремальна чистота: металевість цієї зірки складає всього 0,005% від сонячної.
– Рекордний низький вміст заліза: вміст заліза в ній у 40 разів нижчий, ніж у попереднього рекордсмена серед найбідніших залізом зірок.
– Дефіцит вуглецю: що найбільш примітно, у зірці виявлено шокуюче мало вуглецю.
Розгадка таємниці космічного охолодження
Відсутність вуглецю – найінтригуючіший аспект цієї знахідки. У процесі еволюції Всесвіту вуглець і кисень відіграють роль «охолоджувачів». Щоб газові хмари могли стискатися та утворювати зірки, їм необхідно віддавати тепло; вуглець дуже ефективно справляється з цим завданням.
Хімічний склад SDSS J0715-7334 вказує на унікальний проміжний процес формування:
1. Вуглецю було дуже мало для стандартного методу охолодження, характерного для пізніших зірок.
2. Однак було достатньо «космічного пилу» — залишків попелу перших наднових Населення III, — щоб допомогти газу сколапсувати.
Це дозволяє припустити, що зірка сформувалася в рідкісну перехідну епоху, використовуючи крихітні кількості пилу для ініціації народження зірки в середовищі, яке все ще залишалося багато в чому первозданним.
Куди дивитися далі?
Цікаво, що SDSS J0715-7334, зважаючи на все, не є уродженкою Чумацького Шляху. Її рух вказує на те, що вона родом з Великої Магелланова Хмари — карликової галактики, що обертається навколо нашої.
Це дає нову дорожню карту для майбутніх досліджень. Астрономи вважають, що в невеликих галактиках-супутниках, таких як Магеллановы Хмари, може бути набагато вища концентрація цих ультрабідних металами зірок, ніж у Чумацькому Шляху.
«Має ще багато роботи, щоб зрозуміти, що насправді відбувалося в ту епоху… Ми лише злегка торкнулися поверхні». – Кевін Шлауфман, Університет Джонса Хопкінса
Висновок: Виявивши зірку, що складається майже повністю з водню і гелію, астрономи знайшли рідкісний хімічний міст до раннього Всесвіту, що розкриває, як перші сліди космічного пилу допомогли сформувати наступні покоління зірок.
