Ученые, возможно, только что открыли одну из самых старых существующих звезд во Вселенной. Она может иметь значительную связь со звездами, которые впервые осветили Вселенную после ее образования 13,7 миллиарда лет назад.
Представьте, что вы стоите на пустой поляне посреди зимы морозной безоблачной ночью. Луна скрыта за горизонтом. Вы смотрите на небо и видите множество звезд. Ваше зрение уже привыкло к темноте, потому что вы стоите здесь не менее часа, в радиусе нескольких десятков километров нет большого города, а до ближайших построек добрых 5 километров.
Вы никогда в жизни не видели сразу столько звезд. На мгновение вы пытаетесь сосчитать их, но после нескольких десятков вы сдаётесь, потому что чем больше вы смотрите на небо, тем больше звезд вы видите. Их, наверное, миллионы - думаете вы. Но вы ошибаетесь, потому что невооруженным глазом видно только около 5000 звезд, половина из которых всегда скрыта от нас за горизонтом, поэтому в идеальных условиях с идеальным зрением вы, вероятно, увидите не более половины из них. Это тяжело. Кстати, тогда стоит подумать, что только в нашей Галактике звезд не миллионы, а миллиарды - а это около четырехсот миллиардов. Много? Более того, посмотрите, сколько звезд космический телескоп «Хаббл» заметил в галактике Андромеды (обязательно разверните видео на весь экран и выберите максимально возможное качество, там действительно много звезд).
Таким образом, вы видите только самые близкие и самые яркие из них, поэтому невооруженным глазом вы не сможете увидеть многое. Вы даже не увидите ближайшую к нам звезду, Проксиму Центавра, потому что, хотя она самая близкая к нам, но светит так тускло, что ее нельзя увидеть на небе.
Однако, когда вы посмотрите на ночное небо, вы обнаружите, что некоторые звезды, вероятно, намного больше, чем другие, некоторые горячее, чем другие, некоторые более красные, а некоторые более голубые.
На самом деле звезды отличаются друг от друга не только размером, температурой и цветом, но также возрастом и продолжительностью жизни. Как правило, звезды-гиганты живут крайне интенсивно, но очень недолго. Самые большие из существующих в настоящее время звезд живут от нескольких до нескольких миллионов лет. Другой крайностью, например, являются красные карлики (такие как ближайшая Проксима Центавра). Теоретически они могут существовать до 10 триллионов лет. Да, триллионы или тысячи миллиардов. Учитывая это, все существующие красные карлики еще даже не сошли с главной последовательности. Вселенной всего 13,7 миллиарда лет, поэтому даже у самых старых красных карликов впереди еще очень долгая жизнь.
Звездные популяции
Почти 80 лет назад астрономы, изучающие эволюцию звезд во Вселенной, пришли к идее разделить их в зависимости от того, когда они образовались. Как это может быть сделано?
Сразу после Большого взрыва Вселенная была темным местом, заполненным только водородом, гелием и следами лития. Во Вселенной не было других элементов. Первые звезды, которые образовались и как бы осветили молодую Вселенную, образовались именно из водорода и гелия. Их металличность, то есть содержание тяжелых элементов, была равна нулю. По мере развития звезд внутри них синтезировалось все больше и больше тяжелых элементов. Если звезда была достаточно массивной, то вероятно она взорвалась как сверхновая в конце своей жизни, синтезируя дополнительные элементы в самом взрыве. В конце жизни созданные таким образом элементы были «разбросаны по Вселенной» во взрывах и обогащены металлами последующими облаками водорода и гелия, из которых образовались последующие звезды, которые уже имели небольшие примеси металлов от этих первых звезд.
Поэтому ученые определили, что молодые звезды, такие как Солнце и большинство звезд, составляющих спиральные рукава галактики, являются звездами населения I. Самые старые из известных звезд, которые можно обнаружить в центральных областях галактик и шаровых звездных скоплениях, характеризуются низкой металличностью (практически не содержат элементов тяжелее гелия) и относятся к звездам поколения II. Первыми звездами, образовавшимися во Вселенной только из водорода и гелия, которые осветили мрачную Вселенную, стали звезды населения III.
На протяжении десятилетий продолжается своего рода гонка, в которой ученые пытаются найти самую древнюю из существующих звезд. Они надеются обнаружить звезду населения III, которая возникла непосредственно из материи, существующей еще в темной Вселенной.
Звезда AS0039 выходит на сцену
Это звезда из соседней карликовой галактики в созвездии Скульптор находится всего в 280 000 световых годах от нас. По словам астронома Асы Скуладоттира, AS0039 - это звезда с самой низкой металличностью из всех обнаруженных звезд. Более того, она содержит меньше углерода, чем все другие известные звезды.
Карликовая галактика в созвездии Скульптор
Предварительные исследования показывают, что была открыта звезда, образовавшаяся из материала выброшенного при взрыве звезды популяции III. Следовательно, мы имеем дело не напрямую с одной из первых звезд во Вселенной, а со звездой, которая возникла непосредственно из вещества такой звезды. Это феноменальное открытие. Сама галактика, в которой расположена эта звезда, принадлежит к старым и бедным металлами звездным системам. Содержание металлов в карлике Скульптора составляет всего 4% от концентрации металлов в Млечном Пути. Несмотря на это, звезда AS0039 необычно бедна металлами даже для такой галактики.
После подробного анализа содержания в звезде отдельных элементов, таких как углерод, железо, магний, кальций и титан, ученые пришли к выводу, что она, должно быть, возникло из облака, обогащенного металлами в результате взрыва гиперновой. Звезда, погибшая в результате этого взрыва, скорее всего, была звездой 3-го населения с массой в 21 раз больше массы Солнца.
Тщательное изучение звезды AS0039 в ближайшие годы позволит ученым хотя бы немного прикоснуться к тому времени, когда звезды во Вселенной формировались только из водорода и гелия, что наверняка будет захватывающим. Конечно, некая недостаточность остается, поэтому поиск настоящей первой звезды населения III будет продолжен. Астрофизики все ближе подходят к тайнам Большого взрыва.
