Наблюдения международной группы астрономов с помощью спектрометра UVES на очень большом телескопе ESO в Обсерватории Паранал (Чили) пролили новый свет на самую раннюю эпоху галактики Млечный путь.
Этот временной интервал составил 200 - 300 миллионов лет. Возраст звезд в NGC 6397 (снимок шарового звёздного скопления представлен ниже), составляет 13 400 ± 800 миллионов лет. Добавление двух временных интервалов дает возраст Млечного пути 13 600 ± 800 миллионов лет.
На данный момент лучшая оценка возраста Вселенной, как, например, из измерений космического микроволнового фона, составляет 13 700 миллионов лет. Таким образом, новые наблюдения указывают на то, что первое поколение звезд в галактике Млечный Путь образовалось вскоре после окончания «Темных веков» длиной около 200 миллионов лет, которые последовали за Большим взрывом.
Эпоха Млечного Пути
Сколько лет Млечному Пути? Когда загорелись первые звезды в нашей галактике?
Правильное понимание формирования и развития системы Млечного Пути имеет решающее значение для знаний о Вселенной. Тем не менее, связанные наблюдения являются одними из самых сложных, даже с самыми мощными телескопами, поскольку они включают детальное изучение старых, отдаленных и в основном слабых небесных объектов.
Шаровые скопления и возраст звезд
Современная астрофизика способна измерять возраст определенных звезд, то есть время, прошедшее с момента их образования в результате конденсации в огромных межзвездных облаках газа и пыли. Некоторые звезды очень "молодые" в астрономических терминах, их возраст всего несколько миллионов лет.
Солнце и наша Солнечная система, включающая планеты, были сформированы около 4560 миллионов лет назад, но многие другие звезды образовались намного раньше. Некоторые из самых старых звезд в Млечном Пути находятся в крупных звездных скоплениях, в частности в «шаровых скоплениях», так называемых из-за их сфероидальной формы.
Звезды, принадлежащие к шаровому скоплению, родились вместе, из одного и того же облака и в одно и то же время. Поскольку звезды разной массы эволюционируют с разной скоростью, можно измерять возраст шаровых скоплений с достаточно хорошей точностью. Известно, что самым старым из них более 13 000 миллионов лет.
Тем не менее, эти звездные скопления не были самыми первыми звездами, которые сформировались в Млечном Пути. Мы знаем это, потому что они содержат небольшое количество определенных химических элементов, которые, должно быть, были синтезированы в более раннем поколении массивных звезд, которые взорвались как сверхновые после короткой и энергичной жизни.
Несмотря на интенсивные поиски, до сих пор не было возможности найти менее массивные звезды этого первого поколения, которые могли бы все еще сиять сегодня. Следовательно, мы не знаем, когда появились эти первые звезды. Пока мы можем только сказать, что Млечный Путь должен быть старше, чем самые старые звезды шарового скопления. Но насколько старше?
Бериллий в помощь
Астрофизики хотели бы научиться измерять временной интервал между образованием первых звезд в Млечном Пути (из которых многие быстро стали сверхновыми) и моментом образования звезд в шаровом скоплении известного возраста. Сумма этого временного интервала и возраст этих звезд будут тогда возрастом Млечного Пути.
Новые наблюдения с помощью VLT в Паранальской обсерватории ESO теперь привели к прорыву в этом направлении. Волшебный элемент "Бериллий"!
Бериллий является одним из самых легких элементов — ядро самого распространенного и стабильного изотопа (Бериллий-9) состоит из четырех протонов и пяти нейтронов. Только водород, гелий и литий легче. Но в то время как эти три были образованы во время Большого взрыва, и в то время как большинство более тяжелых элементов были образованы позже внутри звезд. Бериллий-9 может быть получен только "космическим расщеплением".
Галактические космические лучи и бериллиевые часы
Галактические космические лучи путешествовали по всему раннему Млечному Пути, руководствуясь космическим магнитным полем. В результате образование бериллия было довольно равномерным в галактике. Количество бериллия увеличивается со временем, и поэтому он может выступать в роли «космических часов».
Чем дольше шло время между образованием первых звезд (или, вернее, их быстрым исчезновением при взрывах сверхновых) и образованием звезд шарового скопления, тем выше было содержание бериллия в межзвездной среде, из которой они образовались. Таким образом, если предположить, что бериллий сохранен в звездной атмосфере, чем больше бериллия находится в такой звезде, тем больше промежуток времени между образованием первых звезд и этой звезды.
Поэтому Бериллий может предоставить нам уникальную и важную информацию о продолжительности ранних стадий Млечного Пути.
Очень сложное наблюдение
Основная проблема сложного наблюдения заключается в том, что бериллий разрушается при температуре выше нескольких миллионов градусов. Когда звезда развивается в направлении светящейся гигантской фазы, начинается бурное движение (конвекция), газ в верхней звездной атмосфере вступает в контакт с горячим внутренним газом, в котором весь бериллий разрушен, и первоначальное содержание бериллия в звездной атмосфере таким образом, значительно разбавлен.
Поэтому для использования бериллиевых часов необходимо измерить содержание этого элемента в менее массивных и менее развитых звездах в шаровом скоплении.
На самом деле техническая проблема, которую необходимо решить, состоит из трех частей:
- Во-первых, все шаровые скопления находятся довольно далеко, и поскольку измеряемые звезды по своей природе слабы, они кажутся довольно слабыми на небе. Даже в NGC6397, втором ближайшем шаровом скоплении, звезды имеют визуальную величину ~ 16 или в 10000 раз слабее, чем самая слабая звезда, видимая невооруженным глазом.
- Во-вторых, в звездном спектре видны только две бериллиевые спектральные линии, и поскольку эти старые звезды содержат сравнительно мало бериллия, эти линии очень слабы, особенно по сравнению с соседними спектральными линиями от других элементов.
- И в-третьих, две бериллиевые спектральные линии расположены в малоизученной спектральной области на длине волны 313 нм, т. е. в ультрафиолетовой части спектра, на которую сильно влияет поглощение в земной атмосфере вблизи границы отсечки на 300 нм, ниже которой наблюдения с земли больше не возможны.
VLT и UVES делают свою работу
Используя высокопроизводительный спектрометр UVES на 8,2-метровом телескопе Kuyen Очень большого телескопа ESO в Паранальской обсерватории (Чили), который особенно чувствителен к ультрафиолетовому излучению, команде ESO и итальянских астрономов удалось получить первые измерения содержания бериллия в двух звездах (обозначенных «A228» и «A2111») в шаровом скоплении NGC 6397.
От Большого взрыва до сих пор
Согласно лучшим современным теориям расщепления, измеренное количество бериллия должно было накопиться в течение 200 - 300 миллионов лет. Итальянский астроном Даниэле Галли, другой член команды, делает расчет: «Итак, теперь мы знаем, что возраст Млечного Пути намного больше, чем возраст этого шарового скопления - поэтому нашей галактике должно быть 13 600 ± 800 миллионов лет . Впервые мы получили независимое определение этой фундаментальной ценности! ».
В рамках данной неопределенности это число также очень хорошо согласуется с текущей оценкой возраста Вселенной, составляющего 13 700 миллионов лет, то есть времени, прошедшего с момента Большого взрыва.
Таким образом, представляется, что первое поколение звезд в галактике Млечный Путь было сформировано примерно в то время, когда закончился «темный век», который, как считается, составляет около 200 миллионов лет после Большого взрыва.
Источник: официальный сайт Паранальской обсерватории, принадлежащей ЕСО
А также Вы можете прочитать следующие интересные публикации (нажмите, чтобы перейти и прочитать):
Прибор ESO обнаружил ближайшую к Земле черную дыру
Планета железных дождей
Астероид, приближающийся к Земле, напоминает форму защитной маски для лица
Где мы живём? Что же такое "Млечный путь"? Как он образовался? (+ ВИДЕО)
Если Вам понравилась данная статья, то не забывайте ставить лайки (палец вверх) и подписаться на мой канал (нажмите, чтобы перейти и подписаться).