|
Обнаружили три старейшие звезды во Вселенной
|
|
|
|
Исследователи Массачусетского технологического института, в том числе несколько студентов-старшекурсников, обнаружили три старейшие звезды во Вселенной, и так случилось, что они находятся по соседству с нашей галактикой. Команда ученых обнаружила звезды в "гало" Млечного Пути — звездном облаке, которое окутывает весь основной галактический диск. Согласно анализу команды, три звезды образовались между 12 и 13 миллиардами лет назад, в то время, когда формировались самые первые галактики. Исследователи придумали название звезд "SASS" для обозначения небольших сросшихся звездных систем, поскольку они полагают, что каждая звезда когда-то принадлежала к своей собственной маленькой, примитивной галактике, которая позже была поглощена более крупным, но все еще растущим Млечным Путем. Сегодня эти три звезды - все, что осталось от их соответствующих галактик. Они вращаются вокруг окраин Млечного Пути, где, как подозревает команда, могут быть еще такие древние уцелевшие звезды.
|
|
|
|
"Эти старейшие звезды определенно должны быть там, учитывая то, что мы знаем о формировании галактик", - говорит профессор физики Массачусетского технологического института Анна Фребель. "Они являются частью нашего космического генеалогического древа. И теперь у нас есть новый способ их поиска". По мере обнаружения подобных звезд SASS исследователи надеются использовать их в качестве аналогов ультратонких карликовых галактик, которые, как считается, являются одними из первых сохранившихся галактик во Вселенной. Такие галактики все еще существуют, но они слишком далеки и тусклы, чтобы астрономы могли их детально изучить. Поскольку звезды SASS, возможно, когда-то принадлежали к аналогичным примитивным карликовым галактикам, но находятся в Млечном Пути и, как таковые, гораздо ближе, они могут стать доступным ключом к пониманию эволюции ультратонких карликовых галактик. "Теперь мы можем искать больше аналогов в Млечном Пути, которые намного ярче, и изучать их химическую эволюцию, не гоняясь за этими чрезвычайно слабыми звездами", - говорит Фребель.
|
|
|
Она и ее коллеги опубликовали свои результаты сегодня (14 мая) в журнале Monthly Notices Королевского астрономического общества. Соавторами исследования являются Мохаммад Мардини из Университета Зарка в Иордании, 23-летняя Хиллари Андалес и нынешние студенты Массачусетского технологического института Ананда Сантос и Кейси Файнберг. Открытия команды основывались на концепции учебного класса. В осеннем семестре 2022 года Фребель запустил новый курс 8.S30 (Наблюдательная звездная археология), в рамках которого студенты изучают методы анализа древних звезд, а затем применяют эти инструменты к звездам, которые ранее никогда не изучались, чтобы определить их происхождение. "Хотя большинство наших занятий проводятся с нуля, этот урок сразу же вывел нас на передовые рубежи исследований в области астрофизики", - говорит Андалес. Студенты работали с данными о звездах, собранными Фребель на протяжении многих лет с помощью 6,5-метрового телескопа Magellan-Clay в обсерватории Лас Кампанас. У нее в кабинете хранятся распечатки данных в большой папке, которую студенты просматривают в поисках интересных звезд.
|
|
|
|
В частности, они исследовали древние звезды, которые образовались вскоре после Большого взрыва, произошедшего 13,8 миллиардов лет назад. В то время Вселенная состояла в основном из водорода и гелия и содержала очень мало других химических элементов, таких как стронций и барий. Итак, студенты просмотрели папку Фребеля в поисках звезд со спектрами, или измерениями звездного света, которые указывали на низкое содержание стронция и бария. Их поиск сузился до трех звезд, которые первоначально наблюдались телескопом Magellan в период с 2013 по 2014 год. Астрономы никогда не следили за этими конкретными звездами, чтобы интерпретировать их спектры и определить их происхождение. Таким образом, они были идеальными кандидатами в ученики класса Фребеля. Студенты узнали, как охарактеризовать звезду, чтобы подготовиться к анализу спектров каждой из трех звезд. Они смогли определить химический состав каждой из них с помощью различных звездных моделей. Интенсивность определенной особенности в спектре звезды, соответствующей определенной длине волны света, соответствует определенному содержанию определенного элемента.
|
|
|
|
Завершив свой анализ, студенты смогли с уверенностью заключить, что в этих трех звездах действительно содержится очень мало стронция, бария и других элементов, таких как железо, по сравнению с их эталонной звездой — нашим собственным солнцем. На самом деле, одна звезда содержала менее 1/10 000 соотношения железа и гелия по сравнению с сегодняшним Солнцем. "Чтобы разобраться в этом, потребовалось много часов, проведенных за компьютером, и много работы по отладке, мы лихорадочно переписывались друг с другом по электронной почте", - вспоминает Сантос. "Это был сложный этап обучения и особый опыт". Низкое химическое содержание в звездах указывает на то, что первоначально они сформировались 12-13 миллиардов лет назад. На самом деле, их низкие химические характеристики были аналогичны тем, которые астрономы ранее измеряли для некоторых древних, ультратонких карликовых галактик. Были ли звезды, которые исследовала команда, сформированы в похожих галактиках? И как они оказались в Млечном Пути?
|
|
|
|
Руководствуясь своей догадкой, ученые изучили орбитальные схемы звезд и то, как они движутся по небу. Три звезды находятся в разных местах по всему гало Млечного Пути и, по оценкам, находятся примерно в 30 000 световых годах от Земли. (Для справки, диаметр диска Млечного Пути составляет 100 000 световых лет.) Когда они проследили движение каждой звезды вокруг центра галактики, используя наблюдения с астрометрического спутника Gaia, команда заметила любопытную вещь: по сравнению с большинством звезд на главном диске, которые движутся подобно автомобилям на гоночной трассе, все три звезды, казалось, двигались в неправильном направлении. В астрономии это явление известно как "ретроградное движение" и указывает на то, что объект когда-то был "аккрецирован" или притянут откуда-то еще. "Единственный способ отделить звезды от остальных участников группы - это неправильно их расставить", - говорит Фребель.
|
|
|
|
Тот факт, что орбиты этих трех звезд совершенно отличались от орбит остального галактического диска и даже гало, в сочетании с тем фактом, что в них было низкое содержание химических веществ, убедительно доказывал, что эти звезды действительно были древними и когда-то принадлежали более старым, меньшим карликовым галактикам, которые попали в Млечный Путь под случайными углами и продолжали свои упрямые траектории миллиарды лет спустя. Фребелю стало любопытно, было ли ретроградное движение свойственно другим древним звездам в гало, которые астрономы ранее анализировали, он просмотрел научную литературу и обнаружил 65 других звезд, также с низким содержанием стронция и бария, которые, по-видимому, также двигались против галактического потока. "Интересно, что все они движутся довольно быстро — сотни километров в секунду, и движутся не в ту сторону", - говорит Фребель. "Они убегают! Мы не знаем, почему это так, но это был тот кусочек головоломки, который нам был нужен, и которого я не совсем ожидал, когда мы начинали".
|
|
|
|
Команда стремится найти другие древние звезды SASS, и теперь у них есть относительно простой рецепт для этого: сначала искать звезды с низким содержанием химических веществ, а затем отслеживать их орбитальные схемы на предмет признаков ретроградного движения. Они ожидают, что из более чем 400 миллиардов звезд Млечного Пути этот метод позволит обнаружить небольшое, но значительное число старейших звезд Вселенной. Фребель планирует возобновить занятия этой осенью и с восхищением и благодарностью вспоминает свой первый курс и трех студентов, которые опубликовали свои результаты. "Было потрясающе работать с тремя студентками. Для меня это впервые", - говорит она. "Это действительно пример того, как работает Массачусетский технологический институт. Мы работаем. И тот, кто говорит: "Я хочу участвовать", может это сделать, и происходят хорошие вещи".
|
|
|
|
Источник
|
