Большими телескопами ALMA и VLT Европейской Южной обсерватории (ESO) в так называемых галактиках со вспышкой звездообразования обнаруживается значительно больше массивных звезд, чем этого можно было бы ожидать. Это открытие, считают ученые, ставит под вопрос общепринятое представление о развитии галактик и изменяет наше представление о космической истории возникновения звезд и образования химических элементов.

Художественное представление галактики со вспышкой звездообразования. Иллюстрация ESO/M. Kornmesser

Как сообщает команда астрономов под руководством Жи Ю Жанга из Эдинбургского университета, ими была обнаружена в одной из близких активных галактик значительно большая доля массивных звезд, чем в более спокойных галактиках.

«Мы видим сегодня галактики такими, какими они были во времена, когда вселенная была значительно моложе», - объясняют ученые. - «Поэтому маловероятно, что молодые галактики к этому моменту успели пережить значительное количество эпизодов звездообразования, которые могли бы повлиять на результаты исследования».

Аналогично радиоуглеродной датировке (С14), Жанг и его команда разработали новую технику, чтобы измерить частоту различных видов моноксида углерода в четырех очень далеких и окутанных пылью галактиках со вспышкой звездообразования. При этом они наблюдали за соотношением двух видов моноксида углерода с различными изотопами.

«Изотопы углерода и кислорода имеют различное происхождение», - разъясняет Жанг. - «18О увеличивается в массивных звездах, а 13С присутствует в большем количестве в звездах малой и средней массы».

Наблюдения телескопа ALMA за четырьмя далекими галактиками. Фото ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Zhang et al.

Благодаря новой технике, команда смогла сквозь пыль заглянуть в эти галактики и впервые оценить массу их звезд. Масса звезды представляет наиважнейший фактор для ее развития. «Массивные звезды светят ярко и продолжительность их жизни невелика, в то время как менее массивные звезды, как наше Солнце, могут светить миллиарды лет, но с меньшей яркостью», - говорится в пресс-релизе ESO. - «Знание соотношения количества звезд различной массы, которые образуются в галактиках, служат для улучшения понимания астрономами процессов возникновения и развития галактик и истории вселенной. Следовательно, это дает нам решающие знания о химических элементах, которые имеются изначально для образования звезд и планет и, наконец, о количестве черных дыр, которые могут соединяться, создавая сверхмассивные черные дыры, образующие центры многих галактик».

Соотношение 18О и 13С в наблюдаемых галактиках со вспышкой звездообразования в ранней вселенной было примерно в 10 раз выше, чем в галактиках типа Млечного пути. «Это значит, что в таких галактиках со вспышкой звездообразования имеется значительно большая доля массивных звезд».

Находка телескопа ALMA хорошо согласуется с еще одним открытием в локальной вселенной. Команда под руководством Фабиана Шнайдера из Оксфордского университета провела с помощью телескопа Very Large Telescope (VLT) ESO спектрографические измерения 800 звезд в гигантском регионе звездообразования - 30 Doradus (туманность Тарантул) в Большом Магеллановом облаке, чтобы исследовать общее соотношение возраста звезд и их начальных масс. Результаты своего исследования астрономы предварительно опубликовали на ArXiv.org и на портале ESO.

Туманность Тарантул в Большом Магеллановом облаке. Фото ESO

«Мы нашли примерно на 30 процентов больше звезд с массой более 30 солнечных масс, и почти на 70 процентов больше звезд с массой в более чем 60 солнечных, чем мы ожидали», - рассказывает Шнайдер. - «Наши результаты ставят под вопрос предполагаемые границы в 150 солнечных масс для максимальной массы рождения звезд, увеличивая этот предел начальной массы звезд до 300 солнечных масс!»

Таким образом, новые знания вынуждают исследователей «засомневаться в правильности нашего понимания космической истории. Астрономы, которые разрабатывают модели вселенной, вынуждены снова возвращаться к базовой концепции и еще глубже погружаться в детали».