Впервые обнаружены сигнатуры, оставленные первыми звездами Вселенной
Первые звезды во Вселенной, вероятно, сильно отличались от тех, которые мы видим сегодня. Когда они появились 13,5 миллиарда лет назад, они содержали только водород и гелий, самые простые химические элементы в природе. Их жизнь закончилась мощными взрывами сверхновых, которые впервые обогатили окружающий газ тяжелыми химическими элементами.
Никто никогда не наблюдал эти первые звезды. Считается, что они были в десятки или сотни раз массивнее Солнца и породили последующие поколения из обогащенного газа. Единственный способ изучить эти первобытные звезды - проанализировать их косвенно, обнаружив химические элементы, рассеянные после их гибели.
Теперь, используя VLT (Очень большой телескоп) ESO в Чили, группа исследователей впервые выявила признаки, оставленные взрывом этих ранних звезд. Данные телескопа позволили обнаружить три очень далеких облака газа, химический состав которых соответствует химическому составу, ожидаемому от первых звездных взрывов.
Отпечатки взрывов в далекой Вселенной
Первые сверхновые высвободили несколько химических элементов, таких как углерод, кислород и магний, присутствующих во внешних слоях звезд. Однако некоторые взрывы были недостаточно энергичными, чтобы выбросить более тяжелые элементы, такие как железо, которое содержится только в звездном ядре.
Поэтому для поиска следов звезд, взорвавшихся в "низкоэнергетических" сверхновых, исследовательская группа искала облака газа, бедные железом и богатые другими элементами. И они нашли их в младенческой Вселенной, возраст которой составлял всего 10-15% от ее нынешнего возраста.
Такой же особый химический состав наблюдался и у многих старых звезд в нашей Галактике, которые исследователи считают звездами второго поколения, образовавшимися непосредственно из "пепла" первых звезд. Новое исследование, по сути, обнаружило этот пепел.
Для обнаружения и изучения далеких газовых облаков команда использовала далекие квазары - очень яркие источники, питаемые сверхмассивными черными дырами в центре далеких галактик. Свет от квазара, путешествуя по Вселенной, проходит через облака газа, в которых различные химические элементы оставляют свой след в световом спектре.
Чтобы найти химические сигнатуры в спектрах, исследователи проанализировали данные нескольких квазаров, наблюдаемых с помощью прибора X-shooter, установленного на VLT.
X-shooter разделяет свет на очень широкий диапазон длин волн, или цветов, что делает его уникальным инструментом, с помощью которого можно определить множество различных химических элементов в далеких облаках. Фактически, каждый элемент оставляет свой набор линий, поэтому, изучая спектр, астрономы могут рассчитать химический состав промежуточного газового облака.
Сможем ли мы разгадать природу этих первых звезд?
Открытие такого масштаба приближает нас к пониманию, которого так добивались ученые на протяжении десятилетий, самых первых звезд, образовавшихся после Большого взрыва. В той далекой, еще неизвестной нам Вселенной, историю которой мы так хотим восстановить.
Надеемся, что это исследование откроет новые окна для следующего поколения телескопов и инструментов. Среди них - строящийся сейчас ELT (Extremely Large Telescope) ESO, в частности, его инструмент ANDES (ArmazoNes High Dispersion Echelle Spectrograph).
С помощью ANDES можно будет более детально изучить многие из этих редких газовых облаков. И, возможно, загадочная природа первых звезд будет наконец-то раскрыта.