Тайны космоса раскрыты: астрономы нашли капсулу времени из эпохи Большого взрыва

Учёные сделали шаг ближе к разгадке одной из величайших тайн космоса — существования первых звёзд, появившихся вскоре после Большого взрыва. Астрономы сообщили, что, возможно, обнаружили самую "чистую" звезду из известных — объект, который, вероятно, сформировался из остатков звезды так называемого населения III.

Эти звёзды считаются самыми древними и первыми во Вселенной, а значит — своего рода космическими "прародителями" всех последующих поколений светил. Исследование, опубликованное на сервере препринтов arXiv, уже вызвало широкий отклик в научном сообществе.

Кто такие звёзды населения III

Когда Вселенная только зарождалась, в ней не существовало ни железа, ни углерода, ни других тяжёлых элементов. После Большого взрыва пространство было наполнено в основном водородом и гелием. Из этого первичного газа и образовались первые звёзды, получившие название звёзды населения III.

Эти объекты, по расчётам астрофизиков, имели колоссальные размеры и невероятную температуру.

"Массивные звёзды населения III могли достигать температуры в 100 000 кельвинов — более чем на 90 000 градусов выше температуры Солнца", — поясняет НАСА.

Такие звёзды светили в основном в ультрафиолете, испуская высокоэнергетическое излучение. Их яркость многократно превышала солнечную, а жизнь была короткой — они сгорали за считанные миллионы лет, превращаясь в сверхновые и рассеивая вокруг облака тяжёлых элементов. Именно эти элементы впоследствии послужили строительным материалом для новых поколений звёзд и планет.

Почему их никто не видел

Причина того, что звёзды населения III до сих пор не обнаружены напрямую, проста: они исчезли. Ни одна из них не могла дожить до наших дней из-за огромной массы и высокой температуры.

"Первые звёзды образовались из первозданного газа, что сделало их настолько массивными, что ни одна из них, как ожидается, не дожила до наших дней", — поясняется в новой статье.

Тем не менее, их потомки могут существовать — звёзды меньшей массы, сформировавшиеся из остатков первых сверхновых. Они должны обладать крайне низкой металличностью — то есть содержать минимальное количество элементов тяжелее гелия. Именно такие объекты сегодня ищут астрономы, используя телескопы наземных и орбитальных обсерваторий.

Новая находка: J0715-7334

Одним из кандидатов на звание "чистейшей" звезды стала SDSS J0715-7334 - красный гигант, расположенный в нашей галактике. Этот объект сразу привлёк внимание исследователей из-за крайне бедного химического состава.

До недавнего времени самой "чистой" считалась звезда с металличностью Z ≈ 1,4×10⁻⁶. Но J0715-7334 побила этот рекорд.

"Мы обнаружили, что J0715-7334 — самая бедная металлами звезда из известных, с Z < 7,8×10-7", — поясняют исследователи.

Это примерно в два раза меньше, чем у предыдущего рекордсмена — звезды J1029+1729.

Особенностью J0715-7334 оказалось не только общее отсутствие тяжёлых элементов, но и необычайно низкое содержание углерода. Для сравнения, большинство звёзд с малой металличностью демонстрируют избыточное количество углерода, что объясняется процессами нуклеосинтеза при взрывах сверхновых.

Что делает её особенной

Учёные считают, что химический состав J0715-7334 напрямую указывает на её происхождение от звезды населения III.

"Подробный химический состав самых бедных металлами звёзд можно связать со свойствами безметалльных звёзд населения III с помощью моделей нуклеосинтеза сверхновых. J0715-7334 — особенно чистый образец населения III, поскольку его удалённая гало-орбита полностью исключает значительное загрязнение поверхности межзвёздной средой, а его обширная конвективная оболочка устраняет любые эффекты диффузионного осаждения", — поясняет группа авторов.

Согласно расчётам, предшественницей J0715-7334 могла быть звезда массой около 30 масс Солнца, взорвавшаяся с энергией порядка 5×10⁵¹ эрг - колоссальная мощность даже по астрономическим меркам.

Сравнение самых "чистых" звёзд

Эти данные показывают, насколько необычной является J0715-7334: она не только бедна металлами, но и не демонстрирует привычного "углеродного следа".

Как находят такие объекты

1. Спектроскопия. Астрономы анализируют спектр звезды — распределение её излучения по длинам волн. По линиям поглощения можно определить, какие элементы присутствуют в атмосфере звезды.

2. Фотометрия. Измеряют яркость в разных диапазонах, чтобы оценить температуру и возраст.

3. Сравнение моделей. Используя компьютерные симуляции нуклеосинтеза, учёные проверяют, какие комбинации элементов соответствуют теоретическим остаткам звёзд населения III.

Ошибка → Последствие → Альтернатива

• Ошибка: Принять современную звезду за остаток ранней Вселенной без анализа её орбиты и состава.

• Последствие: Неверная интерпретация истории Галактики и происхождения элементов.

• Альтернатива: Использование спектроскопии высокого разрешения и точного моделирования эволюции звёздных популяций.

А что если это и правда потомок первых звёзд?

Если гипотеза подтвердится, J0715-7334 станет уникальным "живым архивом" ранней Вселенной. Её свет несёт информацию о том, какие процессы происходили в первые сотни миллионов лет после Большого взрыва.

Учёные предполагают, что звезда могла сформироваться в Большом Магеллановом Облаке, а позже гравитационные процессы перенесли её в гало нашей Галактики. Это делает её своеобразным "мостом" между эпохами — от первых сверхновых до современного Млечного Пути.

Плюсы и минусы открытия

FAQ

Что такое металличность звезды?
Это доля элементов тяжелее гелия в её составе. Чем меньше металличность, тем "чище" звезда, то есть ближе к первозданному веществу.

Почему J0715-7334 так важна?
Её состав может указывать на прямую связь с первыми звёздами Вселенной. Она помогает понять, как из водорода и гелия появились первые тяжёлые элементы.

Какую роль играет телескоп Джеймса Уэбба?

"Запуск космического телескопа имени Джеймса Уэбба привёл к серии открытий галактик с высоким красным смещением, крайне бедных металлами… Поиск звёзд населения III продолжается", — заключает группа авторов.

Телескоп позволяет наблюдать галактики, появившиеся менее чем через миллиард лет после Большого взрыва, и искать в них следы первых звёзд.

Мифы и правда

• Миф: Мы уже нашли первую звезду во Вселенной.
  Правда: Пока это лишь кандидаты, но они помогают сузить круг поиска.

• Миф: Металлы делают звёзды ярче.
  Правда: Наоборот — низкая металличность повышает температуру и делает звезду горячее.

• Миф: Все древние звёзды находятся далеко.
  Правда: Некоторые из них, как J0715-7334, могут находиться прямо в пределах нашей Галактики.

Исторический контекст

Понятие "поколений звёзд" появилось в середине XX века. Тогда астрономы разделили их на три группы:

• Население I - молодые звёзды, богатые металлами, вроде Солнца.

• Население II - более старые, бедные металлами.

• Население III - первые звёзды, полностью лишённые тяжёлых элементов.

С тех пор поиск представителей последнего поколения стал одной из ключевых задач космологии.