Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 23.06.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Звезды с малой концентрацией металлов могут оказаться первыми объектами во Вселенной

Звезды с малой концентрацией металлов могут оказаться первыми объектами во Вселенной
shortstoryf

Команда исследователей из Института физики и математики Вселенной (IPMU), входящего в состав Токийского университета, во главе с Михо Ишигаки, показала, что самая малая известная концентрация железа, которая была обнаружена у одной звезды, может быть объяснена тем, что во время взрыва ее сверхновой этот элемент был попросту почти полностью выброшен в космос. А произошло это еще тогда, когда начали рождаться самые первые звезды. Проведенное теоретическое исследование показало, что массивные звезды, которые больше Солнца в несколько десятков раз, могли присутствовать среди первых звезд. И, как оказалось, их существование в те давние времена уже в нашей эре существенно влияет на разработанную теорию формирования звезд в отсутствии тяжелых элементов.

Для астрономов звезды, не имеющие в своем составе больших концентраций железа, обеспечивают возможность взглянуть на самую раннюю Вселенную, в которой только начало формироваться первое поколение звезд и галактик. Недавнее открытие самой бедной железом звезды SMSS J031300.36-670839.3 (SMSS J0313-6708) было самым главным событием в жизни тех астрономов, которые занимаются так называемой «галактической археологией». Как сейчас принято считать, когда пошло время и Вселенная начала существовать, в ней присутствовали только легкие элементы, такие как водород и гелий. Когда эти первые звезды закончили свое короткое, но очень бурное существование, Вселенная стала постепенно обогащаться тяжелыми элементами, которые были необходимы для того, чтобы сформировать материал, например на Земле, включая людей. Следовательно, звезды, бедные железом, значительно старше, чем наше Солнце, и родились, когда Вселенная содержала лишь незначительную часть тяжелых элементов.

Звезда SMSSJ0313−6708

Из-за необычного состава звезды SMSS J0313-6708, некоторые астрофизики решили, что она родилась из газа, который был обогащен первой звездой, масса которой была в 60 раз больше солнечной и которая смогла синтезировать небольшое количество кальция с помощью нуклеосинтеза

Звезда SMSS J0313-6708 содержит в себе самое маленькое известное на сегодняшний день количество железа. В спектре ее излучения отчетливо прослеживается недостаток линий поглощения железа. Предположительный верхний предел концентрации железа для этой звезды не превышает одной десятимиллионной доли от содержания железа в Солнце. А по отношению к предыдущей звезде с самой низкой концентрацией железа, у этой она приблизительно в сто раз меньше.

«Мы получили новость об обнаружении этой звезды с особым волнение, поскольку она может быть самой старой на сегодняшний день. Ее можно сравнить с земными окаменелостями, которые несут в своих отпечатках следы прошлых событий и могут объяснить неизвестную природу жизни первых звезд», — Кеньичи Номото из IPMU.

Первые звезды, которые сформировались в ранней Вселенной, оказали большое влияние на свою окружающую среду. Например, сильный ультрафиолет, испускаемый первыми звездами, помог ионизировать раннюю Вселенную. Кроме того, их взрывы в виде сверхновых выбрасывали в пространство тяжелые элементы, которые помогли сформировать последующие поколения звезд и галактик.

«Воздействие этих звезд на их окружение существенно зависит от их масс, когда они родились. Однако, прямые наблюдения границ возможных масс первых звезд не возможны, так как большинство из них, скорее всего уже давно погибли».

Элементы в звездах

Команда исследователей сравнила обнаруженное количество элементов, выброшенных сверхновыми с массами в 25 и 40 солнечных, с теоретическими вычислениями. Теория показывает хорошее совпадение в плане химических элементов углерода, марганца и железа. Источник: Kavli IPMU

Из-за необычного состава звезды SMSS J0313-6708, некоторые астрофизики решили, что она родилась из газа, который был обогащен первой звездой, масса которой была в 60 раз больше солнечной и которая смогла синтезировать небольшое количество кальция с помощью нуклеосинтеза. С другой стороны, команда ученых озадачилась очень большим содержанием углерода в изучаемой звезде. Углерода в ней намного больше даже относительно железа и кальция вместе взятых. Команда сравнила наблюдаемое изобилие элемента и его теоретическое вычисление в результате взрыва сверхновой с массами в 25 и 40 раз больше Солнца. Ученые пришли к заключению, что наблюдаемое увеличение углерода может быть воспроизведено, если звезды с выбранными массами взрываются в виде специальной сверхновой, в которой большая часть выброшенного вещества возвращается обратно к центральному остатку. Чтобы появилась такая сверхновая, должен быть очень асимметричный взрыв с наличием особенности, похожей на джет. Как следствие присутствия джета, железо и кальций, находящиеся глубоко в недрах звезды, выбрасываются с ним, но из-за асимметричности большая часть выброшенного материала падает обратно в экваториальную плоскость. Поскольку углерод обычно содержится в верхних слоях звезды, он почти полностью изгоняется без возвращения. Эта модель успешно объясняет низкое содержание кальция и железа, а так же высокое содержание углерода в звезде SMSS J0313-6708.

«Если существование таких сверхновых возможно, то наши результаты поддерживают теоретические предсказания о том, что первые звезды могли быть типичными массивными объектами, а не монстрами с массами в несколько сотен раз больше Солнца», — говорит Номото.

Сверхновая с джетами

Рисунок художника, показывающий сверхновую с выстреливающими джетами. Источник: Kavli IPMU

Так как тяжелые элементы играют существенную роль в звездном формировании посредством гравитационного перетягивания межзвездного газа, первые звезды, которые сформировались без тяжелых элементов, должны демонстрировать существенные отличия по сравнению с теми, что мы как правило наблюдаем например в Млечном пути. В частности, без тяжелых элементов, как предложили некоторые исследователи, звезды могли бы быть столь же массивными, как несколько сотен Солнц. А присутствие звезд намного менее массивных, чем описываемые монстры, может затронуть теорию звездного формирования в отсутствие тяжелых элементов. В будущих исследованиях ученые должны использовать модели формирования звезд ранней вселенной с учетом полученных выше результатов.

По информации Института физики и математики Вселенной.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google