space

Обнаружены следы первых звезд в древней пыли

С помощью телескопа ALMA астрономы зарегистрировали гигантские массы светящейся межзвездной пыли в галактике с красным смещением, соответствующим всего четырем процентам нынешнего возраста Вселенной. Мы наблюдаем эту галактику вскоре после ее образования – это самая далекая галактика из всех, в которых найдена пыль. К тому же это самое большое расстояние, на котором зарегистрирован кислород. Полученные результаты дают совершенно новое понимание процессов рождения и финального взрыва звезд самого первого поколения.

Международная группа астрономов под руководством Николаса Лапорта из Университетского колледжа в Лондоне изучила самую молодую и самую далекую из всех до сих пор наблюдавшихся на ALMA галактик: A2744_YD4. Ученые с удивлением обнаружили, что эта юная галактика содержит большое количество межзвездной пыли, оставшейся после окончания эволюционного пути более раннего поколения звезд.

Последующие наблюдения с приемником X-shooter на Очень Большом Телескопе ESO подтвердили огромное расстояние до A2744_YD4. Мы наблюдаем эту галактику в момент, когда возраст Вселенной был всего 600 миллионов лет, в эпоху формирования первых звезд и галактик.

«Обнаружение в A2744_YD4 большого количества пыли свидетельствует о том, что вспышки ранних сверхновых в ней уже произошли», – говорит Николас Лапорт.

Космическая пыль состоит в основном из кремния, углерода и алюминия. Размер ее зерен всего около миллионной доли сантиметра. Химические элементы, из которых состоят эти зерна, являются продуктами термоядерного синтеза, происходящего внутри звезд. Когда звезды умирают, пыль рассеивается в космическом пространстве. В частности, это происходит при взрывах сверхновых – конечной стадии существования короткоживущих массивных звезд. В настоящее время пыли в галактиках очень много и она является основным «строительным материалом» звезд, планет и сложных молекул. Но в ранней Вселенной, когда первое поколение звезд еще не успело умереть, пыль встречалась редко.

Наблюдения запыленной галактики A2744_YD4 оказались возможны потому, что она расположена на луче зрения позади массивного скопления галактик Abell 2744. Произошло гравитационное линзирование: скопление сыграло роль гигантского космического «телескопа», увеличившего изображение более далекой A2744_YD4 примерно в 1,8 раз. Это и позволило ученым заглянуть столь глубоко в раннюю Вселенную.

При наблюдениях A2744_YD4 на ALMA было также зарегистрировано излучение ионизованного кислорода. На таком расстоянии, и, следовательно, при таком возрасте Вселенной, кислород еще никогда не находили. Предыдущий результат, тоже полученный на ALMA в 2016 году, превзойден.

Обнаружение пыли в ранней Вселенной дает новую информацию о том, когда происходили первые вспышки сверхновых, а значит, и когда во Вселенной зажглись первые звезды. Определение времени этого «космического рассвета» – одна из важнейших задач современной астрономии. Исследование ранней межзвездной пыли может косвенно помочь в ее решении.

По оценке исследователей, в A2744_YD4 содержится количество пыли, эквивалентное 6 миллионам масс Солнца. При этом полная масса звезд этой галактики составляет 2 миллиарда Солнц. Группа также измерила темп звездообразования в A2744_YD4: 20 солнечных масс в год. В Млечном Пути в год образуется всего одна звезда с массой Солнца.

«Такой темп звездообразования не является необычным для столь далекой галактики. Но он проливает свет на темп образования пыли в A2744_YD4. Замечательно, что время, необходимое для формирования наличного количества пыли всего около 200 миллионов лет, так что мы наблюдаем эту галактику спустя совсем небольшое время после ее образования», – объясняет соавтор работы Ричард Эллис.

Таким образом, интенсивное звездообразование началось приблизительно за 200 миллионов лет до эпохи, в которой мы наблюдаем эту галактику. Появляется великолепный шанс использовать ALMA для изучения эры появления первых звезд и галактик – самой ранней эры наблюдаемой Вселенной. Солнце, наша планета и мы сами являемся отдаленным на 13 миллиардов лет продуктом этого первого поколения звезд. Изучая образование, развитие и смерть первых светил, мы тем самым исследуем наше собственное происхождение.

Поделиться с друзьями: