Испанские астрономы обнаружили в Млечном пути звезду, которая вроде бы и не могла образоваться. Причина – слишком мало металлов.
Звезда J0023+0307 располагается на расстоянии в 9450 световых лет от Земли в одной из внешних областей нашего Млечного пути. Но интересна она тем, что теоретически она вообще не должна была бы существовать. К такому неожиданному результату привело исследование Давида Агуадо и его коллег из университета де Ла Лагуна, что на острове Тенерифе. Карликовую звезду в созвездии Рыб в земном небе можно обнаружить только с помощью больших телескопов, тем не менее она привлекла пристальное внимание астрономов. Агуадо и его коллеги занимались целенаправленным поиском так называемых бедных металлами звезд. Так их называют потому, что по сравнению с Солнцем в их составе содержится значительно меньше тяжелых химических элементов, расположенных за водородом и гелием. И это при том что само Солнце на 98 процентов состоит из этих двух наилегчайших газов. Остальные элементы на астрономическом сленге называются «металлы», причем они составляют всего два процента всей солнечной массы. Но при образовании нашего светила именно эти небольшие в общей массе примеси и сыграли решающую роль.
Самая бедная металлами из всех известных звезд?
Обнаружили «неправильную» звезду исследователи группы Агуадо в базе данных Слоановского цифрового небесного обзора (SDSS) – проекта автоматического скринирования неба. Она была одним из нескольких кандидатов на роль бедных металлами звезд, так как в ее цветовом спектре отсутствовали признаки тяжелых элементов. При этом следует признать, что SDSS предоставляет лишь весьма грубые спектры. Дополнительные исследования с использованием 4-метрового телескопа Уильяма Гершеля и 10-метрового Gran Telescopio Canarias в Ла-Пальме на Канарских островах понадобились для того, чтобы подтвердить предварительные сведения: J0023+0307 (цифры задают небесные координаты объекта) не имеет подтверждаемых следов углерода, кислорода и других тяжелых элементов. Это значит, что в данном случае речь может идти о самой бедной металлами из всех известных до сих пор звезд, сообщают исследователи в статье, опубликованной в отраслевом журнале Astrophysical Journal Letters.
Образование звезд без металлов
Но полученный в ходе исследования результат ставит под вопрос принятую в науке модель звездообразования. В частности, это говорит о том, что для образования звезд типа J0023+0307, масса которых не превышает массы Солнца, необходимо минимальное содержание металлов. А роль их сводится к действию в качестве охлаждающих элементов: звезды возникают вследствие коллапса обширных газовых облаков, вызванного собственной гравитацией такого облака. В ходе последующего уплотнения облака температура газов возрастает. Растущее вследствие этого газовое давление противодействует коллапсу. Водород и гелий – оба единственных элемента, присутствовавших в значимых количествах в ранней вселенной – неэффективны, когда вопрос стоит об излучении тепла во вселенную. Поэтому через несколько сотен миллионов лет после большого взрыва смогли образоваться лишь звезды, масса которых составляла около сотни солнечных масс; их массы были достаточными для того, чтобы преодолевать гравитацию внутреннего давления и без эффективного охлаждения. Эти звездные монстры инкубировали во время своей короткой жизни более тяжелые элементы, которые при финальных взрывах в качестве супернова смешивались с остальными космическими газами. Будучи более эффективными охлаждающими элементами, они помогали в том, что впоследствии могли образовываться и более легкие звезды.
Но гигантские звезды времен ранней вселенной давно уже не существуют. А это значит, что все видимые сегодня во вселенной звезды, прежде всего, в нашей собственной родной галактике, должны содержать металлы в более или менее высоких концентрациях. То, что J0023+0307 не содержит металлов в пригодных для измерения объемах, совершенно не значит, что описанное представление звездообразования принципиально неправильно. Но это указывает на то, что для образования звезд солнечного типа необходимо значительно меньше металлов, чем думали до сих пор. Одним из объяснений могло бы стать то, что охлаждение при коллапсе некоторых газовых облаков осуществляется преимущественно не посредством излучения энергии через возбужденные атомы металлов, а в значительной мере через молекулярные соединения или частички пыли. Чтобы подтвердить такую гипотезу необходимо собрать больше данных наблюдений, считает Агуадо. Но для этого астрономам предстоит сначала прояснить вопрос, является ли J0023+0307 чрезвычайным и уникальным исключением, или все-таки правилом.
0
