Астрономы нашли звезду с рекордно низкой металличностью в соседней галактике
Астрономы обнаружили самую чистую звезду из когда-либо найденных в нашем галактическом окружении. Она расположена в Большом Магеллановом Облаке, галактике-спутнике Млечного Пути, и характеризуется рекордно низкой металличностью, то есть содержанием элементов тяжелее гелия. Ученые полагают, что эта звезда сформировалась из газа, оставшегося после взрыва сверхновой звезды Населения III — первых светил, появившихся во Вселенной после Большого Взрыва. Это открытие может дать ценные ключи к разгадке механизмов формирования первых звезд и галактик.
После Большого Взрыва Вселенная состояла в основном из гелия и водорода. Более тяжелые элементы, такие как металлы, включая железо, образовались позже в ядрах звезд в процессе ядерного синтеза. Эти металлы рассеялись в космосе в конце жизни первых звезд, обогатив межзвездную среду и дав начало последующим поколениям звезд. Таким образом, чем старше звезда, тем она чище и беднее металлами. Металличность звезды служит индикатором ее возраста или эпохи, в которую она сформировалась.
Первые звезды, родившиеся после Большого Взрыва, давно исчезли. Согласно теоретическим моделям, для запуска ядерного синтеза в их ядрах, где топливом служили лишь водород и гелий, требовались сотни солнечных масс. Эти звезды должны были очень быстро вырасти и превратиться в сверхновые. Чтобы обнаружить следы этих первозданных светил, астрономы обычно сосредотачиваются на далеких галактиках на окраинах наблюдаемой Вселенной, которые характеризуются крайне низкой металличностью. Другой подход заключается в поиске в нашем галактическом соседстве древних звезд Населения II — прямых потомков первых звезд (Населения III) и обладающих малой массой.
Если эти звезды Населения II были менее массивными, чем Солнце, они могли дожить до наших дней. Команда из Чикагского университета считает, что идентифицировала одну из них в Большом Магеллановом Облаке. Исследователи объясняют, что первые звезды сформировались из первозданного газа, что сделало их настолько массивными, что ни одна из них не могла сохраниться до сегодняшнего дня. Если бы их прямые потомки были звездами достаточно малой массы, они могли существовать сегодня и были бы узнаваемы по своей чрезвычайно низкой металличности.
Обнаруженная командой звезда, красный гигант под названием SDSS J0715-7334, обладает настолько низкой металличностью, что она в десять раз ниже, чем у самых древних известных галактик, недавно обнаруженных космическим телескопом «Джеймс Уэбб». Спектральный и химический анализы показывают, что ее общая металличность составляет менее 7,8 × 10^-7. Для сравнения, предыдущий рекорд, принадлежавший старой звезде из Млечного Пути, имел металличность около 1,4 × 10^-6. Эта звезда примерно в два раза беднее металлами, чем предыдущий рекордсмен, и более чем в десять раз беднее металлами, чем звезда с самым низким содержанием железа. Ученые заявляют, что эта звезда обладает самой чистой композицией среди всех известных объектов во Вселенной.
Химический профиль SDSS J0715-7334 позволяет предположить, что она сформировалась из обломков и газа сверхновой звезды Населения III, масса которой была примерно в 30 раз больше массы Солнца. Ее состав также дает представление о механизмах охлаждения, действовавших в первых поколениях звезд: она является лишь второй звездой, идентифицированной ниже «порога тонкой структуры охлаждения». Этот порог описывает то, как некоторые протозвездные газовые облака охлаждаются более эффективно благодаря присутствию тяжелых элементов, способных высвобождать больше энергии. По мнению команды, для достаточного охлаждения газовых облаков и формирования звезд с такой низкой металличностью необходимо охлаждение космической пылью. Современные модели формирования маломассивных звезд не могут объяснить существование SDSS J0715-7334, если только охлаждение пылью уже не было возможным в момент ее образования.
Кроме своей чрезвычайно низкой металличности, звезда демонстрирует исключительно низкое содержание углерода, что делает ее еще более уникальной. Даже другие звезды с низким содержанием железа содержат значительное количество углерода. Практическое отсутствие углерода предполагает, что в регионе, где она сформировалась, присутствовало большое количество охлажденной пыли. Движения SDSS J0715-7334 позволяют предположить, что в Большом Магеллановом Облаке могут существовать и другие похожие звезды. Их обнаружение позволило бы установить прямую связь между локальными наблюдениями и наблюдениями за первобытными галактиками с помощью телескопа «Джеймс Уэбб».