Новое открытие показывает, как образуется фтор во Вселенной
Новое открытие проливает свет на то, как фтор — элемент, который содержится в нашем теле в виде фторида, — образуется во Вселенной. Используя телескоп ALMA, группа астрономов обнаружила этот элемент в галактике, которая находится так далеко, чтобы свету потребовалось более 12 миллиардов лет, чтобы дойти до нас. Это впервые, когда фтор был обнаружен в такой далекой галактике, образующей звезды.
«Все мы знаем о фторе, потому что зубная паста, которую мы используем каждый день, содержит его», — говорит Максимилиан Франко из Университета Хартфордшира в Великобритании, возглавлявший новое исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy. «Как и большинство элементов вокруг нас, фтор создается внутри звезд, но до сих пор мы не знали, как именно этот элемент был произведен. Мы даже не знали, какие звезды производят больше всего фтора во Вселенной!»
Франко и его сотрудники обнаружили фтор (в форме фтористого водорода) в больших газовых облаках далекой галактики NGP-190387, которую мы видим, когда Вселенной было всего 1,4 миллиарда лет, что составляет около 10% ее нынешнего возраста. Поскольку звезды вытесняют элементы, которые они образуют в своих ядрах, когда они достигают конца своей жизни, это обнаружение подразумевает, что звезды, которые создали фтор, должны были жить и умереть быстро.
Ученые считают, что звезды Вольфа-Райе, очень массивные звезды, живущие всего несколько миллионов лет, мгновение ока в истории Вселенной, являются наиболее вероятными местами производства фтора. Они говорят, что такие звезды необходимы, чтобы объяснить количество фтороводорода, обнаруженное командой. Звезды Вольфа – Райе и раньше предлагались как возможные источники космического фтора, но астрономы до сих пор не знали, насколько они важны для производства этого элемента в ранней Вселенной.
«Мы показали, что звезды Вольфа – Райе, которые являются одними из самых крупных известных звезд и могут сильно взрываться, когда они достигают конца своей жизни, помогают нам в некотором смысле поддерживать хорошее здоровье зубов!» — шутит Максимилиан Франко.
Помимо этих звезд, в прошлом выдвигались и другие сценарии создания фтора. Примером могут служить пульсации гигантских эволюционировавших звезд с массой, в несколько раз превышающей массу нашего Солнца, называемых асимптотическими звездами ветви гигантов. Но астрономы считают, что эти сценарии, реализация некоторых из которых занимает миллиарды лет, не могут полностью объяснить количество фтора в галактике NGP-190387.
«Для этой галактики потребовались всего десятки или сотни миллионов лет, чтобы достичь уровня фтора, сопоставимого с уровнями звезд в Млечном Пути, которому 13,5 миллиардов лет. Это был совершенно неожиданный результат», — говорят ученые. «Наше измерение добавляет совершенно новое ограничение на происхождение фтора, которое изучается в течение двух десятилетий».
Открытие в NGP – 190387 знаменует собой одно из первых обнаружений фтора за пределами Млечного Пути и соседних галактик. Астрономы ранее заметили этот элемент в далеких квазарах, ярких объектах, питаемых сверхмассивными черными дырами в центре некоторых галактик. Но никогда раньше этот элемент не наблюдался в галактике, образующей звезды, на столь раннем этапе истории Вселенной.
Обнаружение фтора группой было случайным открытием, которое стало возможным благодаря использованию космических и наземных обсерваторий. NGP-190387, первоначально обнаруженный космической обсерваторией Гершель Европейского космического агентства, а затем обнаруженный с помощью ALMA, необычайно яркая для своего расстояния.
Данные ALMA подтвердили, что исключительная светимость NGP-190387 частично была вызвана другой известной массивной галактикой, расположенной между NGP-190387 и Землей, очень близко к лучу зрения. Эта массивная галактика усиливала свет, наблюдаемый астрономами, что позволило им обнаружить слабое излучение, испускаемое фтором миллиарды лет назад в NGP-190387.