Астрономы нашли одну из старейших звезд во Вселенной

Согласно анализу химического состава звезды, кажется, что она содержит элементы, образующиеся в процессе жизни и смерти всего лишь одной звезды первого поколения. Следовательно, с его помощью мы можем даже найти первое поколение когда-либо рожденных звезд - ни одна из которых еще не была обнаружена.

Кроме того, исследователи выполнили свой анализ с помощью фотометрии - метода измерения интенсивности света, тем самым предлагая новый способ поиска таких древних объектов.

"Мы сообщаем об открытии SPLUS J210428.01-004934.2 (далее SPLUS J2104-0049), звезды, выбранной из его узкополосного SPLUS фотометрии и подтвержденной средне- и спектроскопии высокого разрешения. Эти экспериментальные наблюдения являются частью продолжающихся усилий по спектроскопическому подтверждению кандидатов с низким содержанием металлов, идентифицированных с помощью узкополосной фотометрии", - пишут исследователи.

Хотя нам кажется, что мы довольно хорошо понимаем, как Вселенная выросла от Большого взрыва до современного состояния, первые звезды, которые зажглись мигающим светом в первозданной темноте, известные как звезды Населения III, остаются загадкой.

Современные процессы звездообразования дают нам некоторые подсказки о том, как эти ранние звезды собрались вместе, но пока мы их не найдем, мы будем основывать свое понимание на неполной информации.

Один след из хлебных крошек - это звезды Населения II - следующие несколько поколений после Населения III. Из них поколение, которое следует сразу за населением III, возможно, является наиболее захватывающим, поскольку по составу они наиболее близки к населению III.

Мы можем идентифицировать их по чрезвычайно низкому содержанию таких элементов, как углерод, железо, кислород, магний и литий, обнаруженного путем анализа спектра света, излучаемого звездой, который содержит химические отпечатки элементов в нем.

Это потому, что до появления звезд не было тяжелых элементов - Вселенная была своего рода облачным супом, состоящим в основном из водорода и гелия. Когда образовались первые звезды, они тоже должны были быть сделаны из них - именно в результате процесса термоядерного синтеза в их ядрах образовались более тяжелые элементы.

Сначала водород превращается в гелий, затем гелий в углерод и так далее, вплоть до железа, в зависимости от массы звезды (самые маленькие из них не имеют достаточно энергии, чтобы превратить гелий в углерод, и заканчивают свою жизнь. когда они достигнут этой точки). Даже самые массивные звезды не обладают достаточной энергией, чтобы плавить железо; когда их ядро ​​полностью железное, они становятся сверхновыми.

Эти колоссальные космические взрывы извергают весь расплавленный материал в близлежащий космос. Кроме того, взрывы настолько сильны, что вызывают серию ядерных реакций, в результате которых образуются еще более тяжелые элементы, такие как золото, серебро, торий и уран. Детские звезды, образующиеся затем из облаков, содержащих эти материалы, имеют более высокую металличность, чем звезды, которые были раньше.

Сегодняшние звезды - Население I - имеют самую высокую металличность. (Кстати, это означает, что в конечном итоге новые звезды не смогут сформироваться, поскольку запасы водорода во Вселенной ограничены.) А звезды, родившиеся, когда Вселенная была очень молодой, имеют очень низкую металличность, с самые ранние звезды, известные как звезды с низким содержанием металлов или звезды UMP.

Эти UMP считаются настоящими звездами населения II, обогащенными материалом всего лишь одной сверхновой звезды населения III. Используя фотометрический обзор под названием S-PLUS, группа астрономов во главе с NOIRLab Национального научного фонда определила SPLUS J210428-004934, и хотя он не имеет самой низкой металличности, которую мы пока что обнаружили (эта честь принадлежит SMSS J0313-6708 ), он имеет среднюю металличность для звезды UMP.

У нее также самое низкое содержание углерода, которое астрономы когда-либо видели в звезде с ультранизким содержанием металлов. По словам исследователей, это может дать нам новое важное ограничение для моделей звезд-прародителей и звездной эволюции для очень низкой металличности.

Чтобы выяснить, как могла образоваться звезда, они провели теоретическое моделирование. Они обнаружили, что химическое содержание, наблюдаемое в SPLUS J210428-004934, включая низкоуглеродистое и более нормальное содержание других элементов в звезде UMP, лучше всего может быть воспроизведено высокоэнергетической сверхновой одиночной звезды населения III, в 29,5 раз превышающей массу Солнца.

Однако даже самые точные результаты моделирования все равно не смогли произвести достаточно кремния, чтобы точно воспроизвести SPLUS J210428-004934. Они рекомендовали искать более древние звезды с аналогичными химическими свойствами, чтобы попытаться разрешить это странное несоответствие.

"Дополнительные звезды UMP, идентифицированные с помощью фотометрии S-PLUS, значительно улучшат наше понимание звезд Населения III и дадут возможность найти безметалловую маломассивную звезду, все еще живущую в нашей галактике сегодня", - пишут исследователи.