Обнаружена древнейшая звезда

Астрономы из Массачусетского технологического института отыскали в нескольких десятках тысяч световых лет от нас светило SMSS J031300.36-670839.3 — и выяснили, что это одна из древнейших звёзд во Вселенной.

Оценки содержания элементов тяжелее водорода показали, что железа там кот наплакал, и это, безо всяких сомнений, указывает на светило второго поколения звёзд, возникшего сразу после первых звёзд Вселенной, когда тяжёлых элементов было куда меньше, чем, к примеру, у любого «одногодка» Солнца. В общем, железа даже и не обнаружили: у астрономов есть лишь уверенность, что его не более одной десятимиллионной от показателя нашего Солнца. Это рекорд среди известных на сегодня тел такого рода. По всей видимости, SMSS J031300.36-670839.3 старше 13 млрд лет, хотя насколько именно — пока загадка.

После взрыва звезды-прародителя остались следы, во многом напоминающие остатки сверхновой G292.0+1.8, хотя вспышка последней была сильнее. (Иллюстрация NASA.)

Более того, отсутствие обнаруживаемых количеств железа говорит, по словам учёных, о том, что нет иного выхода, кроме признания того, что светила первого поколения, это железо наработавшие, были куда менее мощными, чем считалось. Похоже, звезда-прародитель просто не смогла эффективно выбросить свои тяжёлые элементы из ядра, поскольку взрыв в конце её жизненного пути был не слишком мощным.

Совершенно неожиданно и то, что, если расчёты астрономов верны, энергия взрывов звезды-прародителя была даже меньше, чем у сегодняшней обычной сверхновой, — и это несмотря на то, что её массу оценивают в 60 солнечных, то есть как исключительную — настолько, что после взрыва на месте прасветила образовалась чёрная дыра.

«До некоторой степени мы должны отступить назад, к чертёжной доске [и переработать наши модели звёзд прошлого], потому что вариативность среди самого первого поколения светил значительно превзошла наши ожидания», — признаётся Анна Фребель (Anna Frebel), один из авторов работы, посвящённой открытию.

Кроме того, данные по спектру SMSS J031300.36-670839, полученные с помощью «Магеллановых телескопов» (Чили), показали, что углерода там по меркам нашего собственного светила хотя и мало, но всё же в тысячи раз больше, чем железа. Именно это указало на слабость взрыва звёзд-предков первого поколения: углерод находился в их внешних слоях, в то время как железо — в ядре.

Слабость подобных взрывов наводит на мысль об альтернативном сценарии разрушения первых светил: вместо мощных вспышек сверхновых могли иметь место менее сильные взрывы, в которых изначальные звёзды теряли лишь внешние слои, обогатившие углеродом газовые облака, из которых возникла SMSS J031300.36-670839.3, в то время как богатое железом ядро сколлапсировало в чёрную дыру, избежав разлёта вместе с внешними слоями.

Спектр этой звезды предельно необычен: хорошо видны только следы водорода, углерода (на 4 300 Å) и пара линий от земной атмосферы. (Иллюстрация Anna Frebel.)

То, что взрывы первозвёзд были сравнительно немощны, означает, что «эмбрионы» первых галактик формировались не в столь враждебных условиях, как предполагалось до сих пор: им не угрожал разнос газа во все стороны с потерей целостности, так как взрывы малой мощности позволяли отдельным частям первых галактик оставаться вместе и относительно быстро эволюционировать.

Открытие SMSS J031300.36-670839.3 — по-видимому, древнейшей из известных звёзд — означает, что нам стоит переосмыслить то, как формировались и развивались предшествовавшие им самые первые звёзды, ибо современные модели их эволюции не дают результатов, при которых взрыв в конце жизненного цикла мог бы получиться столь слабым, чтобы не разбросать ядро, ограничившись лишь внешними слоями.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nature, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.

Подготовлено по материалам Массачусетского технологического института.

Александр Березин