Первое поколение звёзд имело большое влияние на эволюцию Вселенной. Внутри их ядер простейшие элементы, такие как водород и гелий, слились в элементы, намного более богатые нейтронами. Когда эти звёзды истощили свои ресурсы, они взорвались, распространяя эти новообразовавшиеся элементы по всей Вселенной.
Элементы, которые включают железо, кальций и натрий, составляющие нашу физиологию и мыслительную активность были сформированы в сердце давно погибших звёзд. Учёные до сих пор не смогли найти ни одну из звёзд первого поколения, но 20 марта в журнале Nature Astronomy опубликовали исследование об уникальной находке. Они объявили об обнаружении звезды второго поколения, которая образовалась в галактике, отличной от нашей.
«Эта звезда открывает уникальное окно в очень раннюю стадию формирования элементов в других галактиках. Мы имеем представление о том, как выглядят эти звёзды, которые являются следствием обогащения элементами первыми звёздами, во Млечном Пути, однако, мы ещё не уверены, уникальны ли некоторые из этих элементов или же в других галактиках процесс образования происходил аналогично», — сказал Анируд Чити, постдокторант Чикагского университета и главный автор статьи. Чити специализируется на так называемой звёздной археологии — реконструкции воздействия самых ранних поколений звёзд на эволюцию Вселенной.
«Мы хотим понять, каковы были характеристики первых звёзд и какие элементы они производили», — отметил Чити. Однако никто до сих пор не смог обнаружить звёзды первого поколения, если они вообще остались в нашей Вселенной. Вместо этого Чити и его коллеги ищут звёзды, сформировавшиеся из остаточного материала звёзд первого поколения.
Это трудоёмкая работа, поскольку звёзды второго поколения древние и редкие. Большинство звёзд во Вселенной, включая наше Солнце, возникли после многих поколений, в каждом из которых накапливались больше и больше тяжёлых элементов.
Вероятно, менее 1 из 100 000 звёзд Млечного Пути является звездой второго поколения, — сообщил Чити.
Однако эти напряжённые труды стоят того, чтобы получить представление о том, как Вселенная выглядела в прошлом. «Исследуя внешние слои этих звёзд, мы можем обнаружить элементы из регионов их формирования. Если мы обнаружим очень старую звезду и определим её химический состав, то сможем понять, какие элементы существовали в области формирования этой звезды миллиарды лет назад», — пояснил Чити.
Для своего исследования Чити и его коллеги обратили свои телескопы к особому объекту — звёздам, составляющим Большое Магелланово Облако. Большое Магелланово Облако представляет собой яркую полосу звезд, видимую невооружённым глазом в Южном полушарии. Астрономы считают, что это галактика, захваченная гравитацией Млечного Пути несколько миллиардов лет назад. Это делает его особенно интересным в контексте этого исследования, поскольку его звёзды-старейшины сформировались за пределами Млечного Пути, что даёт астрономам возможность узнать, были ли условия в ранней Вселенной однородными или различными в других регионах.
Учёные искали доказательства существования таких древних звёзд в Большом Магеллановом Облаке и каталогизировали десять из них, при помощи космического телескопа Gaia, а затем с помощью Магеллановых телескопов расположенных в Обсерватории Лас-Кампанас в Чили.
Одна из таких звёзд была обнаружена в полученных данных. В этой звезде содержалось гораздо меньше тяжёлых элементов, чем в любой другой звезде в Большом Магеллановом Облаке. Это указывает на то, что она, вероятно, образовалась после первого поколения звёзд и не вобрала более тяжёлые элементы, которые образуются в процессе повторяющихся циклов рождения и гибели звёзд.
Анализируя состав этой звезды, учёные обнаружили, что содержание углерода в ней значительно меньше, чем содержание железа по сравнению со звёздами Млечного Пути.
Это может означать, что увеличение количества углерода в самом раннем поколении, как мы видим во Млечном Пути, не было универсально распространённым процессом. Нужно провести дальнейшие исследования, поскольку наш результат указывает на то, что существуют различия в разных регионах. Так мы дополняем картину о том, как ранний процесс обогащения элементами выглядит в различных окружающих средах, — объяснил Чити.
Результаты также подтвердили предыдущие исследования, которые предполагали, что Большое Магелланово Облако имело гораздо меньше звёзд на раннем этапе формирования по сравнению со Млечным Путём.
В настоящее время Чити возглавляет программу визуализации, цель которой — составление масштабной карты южного неба и поиск самых ранних звёзд. «Это открытие подразумевает, что в Большом Магеллановом Облаке должно быть много таких звёзд. Очень интересно изучать звёздную археологию Большого Магелланова Облака и иметь возможность составить детальную карту того, как первые звёзды химически обогащали Вселенную в различных регионах», — отметил он.