Наконец-то найдены звезды, состоящие исключительно из первозданного газа
Глубоко в космосе и далеко в прошлом астрономы, возможно, обнаружили галактику, полную звезд, состоящих только из первозданного газа, возникшего в результате Большого взрыва. В теории, такие звезды населения III образовались из водорода и гелия — и ничего больше, и исследователи ищут их на протяжении десятилетий. Если открытие подтвердится — оно станет окном в начало химической эволюции Вселенной, когда только стали появляться тяжелые элементы, необходимые для создания планет и жизни.
«Это очень волнующе. Мы предполагаем, что [звезды населения III] существуют на основе теории, но они никогда не наблюдались напрямую», — пояснила астроном Элька Руста из Флорентийского университета.
Природа звезд населения III остается неопределенной. Теоретики считают их огромными — с массами до 1000 раз больше Солнца, что в 10 раз больше любого современного светила. Это связано с тем, что облако газа, сжимающееся для формирования звезды, должно остывать, что требует ионизации атомов газа при столкновениях. Но плотно связанные атомы водорода и гелия трудно ионизировать, в отличие от более тяжелых элементов, присутствующих в звездах последующих поколений. Поэтому облако первичного газа продолжало бы расти до огромных размеров, прежде чем стать достаточно плотным для запуска ядерного синтеза.
Возникшие таким образом гиганты горели бы жарко и быстро, заканчивая свою жизнь взрывом сверхновой всего через несколько миллионов лет. Этот краткий первый всплеск звезд населения III трудно заметить в галактиках, которые затем стабильно светятся миллиарды лет благодаря меньшим и более долгоживущим звездам. Однако гигантов выдает спектр света: у звезд населения III должны быть четкие эмиссионные линии водорода и гелия — и никаких тяжелых элементов.
На практике поиск таких объектов — задача крайне непростая. Сбор достаточного количества света для измерения спектра галактики требует времени даже с острым зрением «Джеймса Уэбба», к тому же его надо для этого фокусировать на очень узком участке неба. Однако ученые нашли выход, который описали в статье для The Astrophysical Journal.
Он подразумевает быстрый и приблизительный поиск галактик населения III по нескольким ключевым признакам, в том числе яркой линии водорода и отсутствию линии кислорода.
«Этот подход действительно дает результаты, если вы ищете очень редкие объекты», — оценил астроном Дэвид Собраль из Ланкастерского университета.
И действительно, результаты уже есть: среди сотен тысяч галактик найдены два кандидата, самый подходящий из них — GLIMPSE-16043, которая наблюдается на тот момент, когда Вселенной было около 850 миллионов лет.
«Если бы пришлось создавать галактику населения III на фабрике — невозможно найти лучший образец. У нее есть признаки чрезвычайно горячих звезд и почти полное отсутствие кислорода, и она очень, очень слабая, как и ожидается для таких источников», — рассказал астроном Рохан Найду из Массачусетского технологического института.
GLIMPSE-16043 была карликовой — примерно 100 000 солнечных масс, и прожила всего ничего — ее звезды горели менее 5 миллионов лет.
Ученые все еще считают ее кандидатом — нужны более детальные исследования, чтобы исключить другие версии, например близлежащее звездное скопление с похожим спектром или облако сохранившегося первичного газа, подпитывающееся черной дырой. Авторам выделили время JWST в июне.
Если теория подтвердится наблюдениями, мы узнаем о ранних этапах эволюции Вселенной, древних предках современных звезд и их влиянии на межгалактическое пространство.
