Обнаружена звезда, которая сохранила отпечаток взрыва первых сверхновых

Астрономы под руководством Анируда Чити из Стэнфордского университета обнаружили в карликовой галактике Pictor II звезду PicII-503 с рекордно низким содержанием железа и экстремальным избытком углерода, что делает ее уникальной «окаменелостью», сохранившей химический отпечаток первых звезд Вселенной. Результаты этого исследования, ставшего возможным благодаря данным камеры DECam (США) и телескопов NOIRLab и ESO, были опубликованы в журнале Nature Astronomy.

В ходе масштабного астрономического исследования, направленного на поиски древнейших звезд, международная группа ученых совершила прорывное открытие, проливающее свет на ранние этапы химической эволюции Вселенной. Объектом изучения стала карликовая галактика Pictor II — небольшая звездная система, расположенная в одноименном южном созвездии (Живописца) и насчитывающая всего несколько тысяч звезд, возраст которых превышает десять миллиардов лет. На окраине этой галактики исследователи идентифицировали звезду, получившую обозначение PicII-503, химический состав которой оказался поистине уникальным.

Главной особенностью PicII-503 является экстремальный дефицит железа: его содержание в звезде составляет менее 1/40 000 от солнечного уровня. Это самый низкий показатель, когда-либо зафиксированный за пределами Млечного Пути. Парадоксальным образом, при недостатке «металлов» (в астрономии этим термином обозначают все элементы тяжелее гелия), звезда демонстрирует колоссальный избыток углерода: его соотношение с железом более чем в 1500 раз превышает солнечное.

Именно это необычное сочетание — минимум железа и максимум углерода, позволяет астрономам классифицировать PicII-503 как звезду второго поколения. Согласно современным представлениям, первые звезды Вселенной (Population III) формировались из первичного водорода и гелия. В их недрах в ходе термоядерного синтеза образовались первые тяжелые элементы. Когда эти звезды взорвались как сверхновые, они обогатили окружающий газ углеродом, железом и другими элементами. PicII-503 сформировалась из этого обогащенного газа, став своеобразной «капсулой времени», сохранившей уникальные пропорции веществ

Ученые полагают, что аномально высокое содержание углерода на фоне острого дефицита железа указывает на природу сверхновой, давшей жизнь этому химическому коктейлю. Речь идет о низкоэнергетическом взрыве, при котором тяжелые элементы, такие как железо, образовавшиеся в самом ядре звезды, не были выброшены в космос, а «схлопнулись» обратно, образовав черную дыру или нейтронную звезду. В то же время более легкие элементы из внешних слоев, включая углерод, были успешно рассеяны в пространстве, став строительным материалом для PicII-503. Это открытие подтверждает давнюю гипотезу о происхождении подобных звезд.

«Обнаружение звезды, которая однозначно сохраняет тяжелые металлы от первых звезд, было на грани того, что мы считали возможным, учитывая крайнюю редкость этих объектов, — комментирует открытие Анируд Чити. Обнаружив самое низкое содержание железа, когда-либо зафиксированное в какой-либо ультраслабой карликовой галактике, PicII-503 открывает беспрецедентные возможности для изучения первоначального образования элементов в древней системе».

Технически возможность такого открытия стала реальностью благодаря использованию передового оборудования. Звезда была идентифицирована в ходе обзора MAGIC (Mapping the Ancient Galaxy in CaHK) с помощью камеры DECam, установленной на 4-метровом телескопе имени Виктора М. Бланко в Межамериканской обсерватории Серро-Тололо (Чили). Специализированный узкополосный фильтр позволил выделить PicII-503 из сотен других звезд как кандидата с крайне низкой металличностью. Последующие наблюдения на телескопах Magellan и Очень большом телескопе ESO подтвердили ее уникальный химический состав.

Открытие PicII-503 имеет фундаментальное значение не только для понимания процессов в карликовых галактиках, но и для разгадки тайн самого Млечного Пути. На окраинах нашей Галактики давно наблюдаются звезды с аналогичными характеристиками — высоким содержанием углерода и низким содержанием железа. Происхождение этих объектов долгое время оставалось загадкой.

Теперь же, обнаружив такую звезду в первозданной карликовой галактике, ученые получили веское доказательство того, что эти древние реликты Млечного Пути, вероятно, являются выходцами из подобных малых галактик, которые были поглощены и разрушены нашей Галактикой в процессе ее роста. Таким образом, PicII-503 стала недостающим звеном, связывающим воедино историю химического обогащения в карликовых системах и в гало Млечного Пути.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях