Обнаружено «звездное ископаемое» возрастом более 10 миллиардов лет

Астрономы обнаружили одну из самых древних и бедных тяжелыми элементами звезд, известных сегодня. Речь идет о звезде PicII-503 в крохотной галактике Пиктор II. Об открытии сообщили исследователи из NOIRLab (NSF), результаты опубликовали в журнале Nature Astronomy. 

В этой звезде железа почти нет — его в десятки тысяч раз меньше, чем на Солнце. А углерода наоборот много. Столь редкое сочетание позволяет предположить, что оно образовалось очень давно и сохранило «следы» самых первых звезд Вселенной — как настоящая капсула времени.

Космическое «ископаемое»

Пиктор II — очень слабая карликовая галактика в созвездии Пиктора. Оно содержит всего несколько тысяч звезд, а его возраст превышает 10 миллиардов лет. PicII-503 находится на его окраине и, по сути, является пережитком ранней космической эры.

Первые звезды состояли почти исключительно из водорода и гелия. Более тяжелые элементы, такие как углерод и железо, появились позже – в их недрах и при взрывах сверхновых. Поэтому особенно ценны звезды с минимальным количеством «металлов» (так астрономы называют все элементы тяжелее гелия). Они дают представление о самом начале химической истории Вселенной.

Как ее нашли

PicII-503 была обнаружена благодаря съемке MAGIC (Картирование древней галактики в CaHK), проведенной с помощью камеры DECam на телескопе в Чили. Специальные фильтры позволили по изображениям оценить химический состав тысяч звезд и выявить редких кандидатов.

«Без данных MAGIC было бы невозможно идентифицировать эту звезду среди сотен других», — говорит руководитель работы Анирудх Чити.

Затем объект изучался с помощью более мощных инструментов, включая Магеллановы телескопы и Очень Большой Телескоп ESO. Анализ подтвердил, что за пределами Млечного Пути у ученых есть звезда с рекордным содержанием железа.

Почему в нем так много углерода?

Необычной особенностью PicII-503 является огромное количество углерода. Его соотношение с железом более чем в 1500 раз выше, чем у Солнца.

Это важный совет. Существует гипотеза, что такие звезды образовались из материи после так называемых «слабых» сверхновых. При этом тяжелые элементы вроде железа не улетают далеко, а частично попадают обратно в остаток звезды. Легкие элементы, например углерод, наоборот, выбрасываются и участвуют в рождении новых звезд.

Наблюдения PicII-503 хорошо вписываются в эту картину. Маленькая галактика Пиктор II просто не смогла бы сохранить материю после мощного взрыва – а значит, речь действительно идет о «более мягком» сценарии.

Связь с Млечным Путем

Подобные звезды с избытком углерода уже давно находили в гало Млечного Пути, но их происхождение оставалось неясным. Новое открытие обеспечивает недостающее звено.

По всей видимости, подобные объекты изначально образовались в древних карликовых галактиках типа Пиктора II. Со временем эти галактики слились с Млечным Путем, «унеся» с собой свои звезды.

Взгляд назад в самое начало

«На самом деле мы наблюдаем результат самой ранней стадии формирования элементов во Вселенной», — говорит Чити.

Его коллега Крис Дэвис добавляет, что такие находки представляют собой «космическую археологию», где редкие звезды выступают в качестве ископаемых свидетельств существования первых поколений светил.

PicII-503 предоставляет редкую возможность непосредственно изучить, как формировались первые химические элементы. Это означает, как в конечном итоге возникли планеты и сама жизнь.