Новое открытие проливает свет на рождение массивных звезд в молодой Вселенной
В поисках ответов на фундаментальные вопросы о происхождении звезд и эволюции Вселенной астрономы часто обращаются к ее далеким уголкам, где условия напоминают те, что царили миллиарды лет назад. Одним из таких «окон в прошлое» стало Малое Магелланово Облако — карликовая галактика, спутник Млечного Пути, чья низкая металличность (то есть содержание элементов тяжелее водорода и гелия) делает ее уникальной лабораторией для изучения ранних этапов звездной эволюции. Именно здесь международная команда ученых под руководством исследователей из Бельгии, Нидерландов и Израиля совершила открытие, которое может изменить наше понимание формирования массивных звезд и их судьбы в молодой Вселенной.
Работая на одном из самых мощных наземных телескопов — Европейском Очень Большом Телескопе (VLT), расположенном в пустыне Атакама в Чили, астрономы провели масштабное наблюдение за 139 массивными звездами класса О в Малом Магеллановом Облаке. Эти звезды, масса которых варьируется от 15 до 60 масс Солнца, отличаются высокой температурой, яркостью и короткой, но бурной жизнью, завершающейся взрывом сверхновой и, вероятно, образованием черной дыры.
Ключевым инструментом исследования стал спектрограф FLAMES, способный одновременно собирать свет от многих звезд благодаря системе оптоволоконных кабелей. Это позволило команде с высокой точностью измерять лучевые скорости звезд — то есть их движение вдоль линии наблюдения — в девять различных моментов времени в течение трех месяцев.
Анализ данных выявил поразительную закономерность: более 70% наблюдаемых массивных звезд демонстрировали периодические изменения скорости — то ускорялись, то замедлялись. Такое поведение — классический признак того, что звезда не одна, а входит в двойную систему, где гравитационное притяжение невидимого партнера заставляет ее «колебаться» в пространстве. Это открытие особенно важно, потому что до сих пор было неясно, распространено ли двойное звездообразование в условиях низкой металличности — то есть в средах, подобных тем, что существовали во Вселенной на ранних этапах ее развития.
Руководитель исследования Хьюг Сана из Левенского католического университета сравнивает Малое Магелланово Облако с «машиной времени». Действительно, его химический состав, бедный тяжелыми элементами, напоминает условия в далеких галактиках эпохи, когда Вселенной было всего несколько миллиардов лет. Изучая массивные звезды здесь, ученые получают уникальную возможность заглянуть в прошлое и понять, как формировались звезды в ту эпоху, когда появились первые галактики. Ранее считалось, что в таких условиях процесс звездообразования мог сильно отличаться от того, что мы наблюдаем в Млечном Пути, где металличность выше. Однако теперь ясно: даже в бедных металлами галактиках массивные звезды часто рождаются парами.
Это открытие имеет глубокие последствия для астрофизики. Если массивные двойные системы были обычным явлением еще в молодой Вселенной, это означает, что многие из первых звезд, вероятно, имели близких компаньонов. Со временем такие пары могли эволюционировать в тесные двойные системы черных дыр, которые, вращаясь друг вокруг друга, в конечном итоге сливаются, порождая гравитационные волны. Как отмечает Юлия Боденштайнер из Амстердамского университета, именно такие системы могут быть источниками сигналов, которые сегодня фиксируют детекторы LIGO и Virgo. Таким образом, наблюдения в Малом Магеллановом Облаке могут помочь объяснить природу некоторых из самых экстремальных событий в космосе.
Ученые не намерены останавливаться на достигнутом. В ближайшие месяцы они планируют провести еще шестнадцать циклов наблюдений за теми же звездами, чтобы более точно определить параметры их орбит, оценить массы компонентов и выяснить природу вторых звезд в парах — являются ли они менее массивными звездами, нейтронными звездами или уже прошли стадию сверхновой. Эти данные станут основой для уточненных моделей звездной эволюции и помогут космологам лучше понять, как формировались галактики и как в них рождались первые поколения звезд.
Как подчеркивает Томер Шенар из Тель-Авивского университета, результаты этого исследования дают астрофизикам и космологам надежную опору в изучении молодой Вселенной. Теперь можно с большей уверенностью утверждать, что двойные системы были не исключением, а нормой — даже в самых ранних галактиках. Это не просто технический успех наблюдательной астрономии, но и важный шаг к пониманию того, как устроена Вселенная.