Астрономы обнаружили в древней карликовой галактике на окраине Млечного Пути звезду PicII-503, обладающую исключительно примитивным химическим составом. Ее крайне низкое содержание тяжелых элементов указывает на принадлежность ко второму поколению звезд во Вселенной. Это означает, что данное светило сформировалось из материала, обогащенного веществом всего одного или нескольких предшественников — первых сверхновых.
Открытие, описанное в журнале Nature Astronomy, является первой однозначной идентификацией звезды второго поколения в ультратусклой карликовой галактике Пиктор II. Изучение подобных объектов предоставляет уникальную возможность исследовать процессы первичного химического обогащения космоса. Анализ состава PicII-503 позволяет заглянуть в эпоху формирования первых звезд и галактик.
Обнаружение звезды PicII-503 представляет собой значимое событие для астрофизики, так как оно дает прямое свидетельство о химических процессах в ранней Вселенной. Изучение этого светила позволяет проверить теоретические модели обогащения межзвездной среды первыми сверхновыми и формирования последующих поколений звезд в небольших галактических системах.
В древней карликовой галактике на периферии Млечного Пути исследователи идентифицировали одну из наиболее химически примитивных звезд, известных на сегодняшний день. Звезда, получившая обозначение PicII-503, характеризуется экстремально низким содержанием элементов тяжелее гелия. Данный химический признак свидетельствует о том, что она относится ко второму поколению звезд и сохраняет в своем веществе следы материала первых светил космоса.
Как сообщается в публикации от 16 марта в журнале Nature Astronomy, PicII-503 является первой однозначно подтвержденной звездой второго поколения, найденной в ультратусклой карликовой галактике. Это открытие позволяет получить новое понимание того, как подобные звезды формировались в эпоху первичного химического обогащения Вселенной.
«Это фантастическое открытие», — говорит астрофизик Массачусетского технологического института Анна Фребель, не принимавшая участие в работе. «Я знаю, как трудно найти эти звезды. Они такие редкие».
Астрономы обнаружили около 10 таких примитивных звезд, как PicII-503, в гало Млечного Пути — диффузной сферы звезды, ближайшей к диску галактики. Исследователи предполагают, что эти звезды были захвачены, когда наша галактика поглотила другие, меньшие галактики. «Найти эквивалентную звезду в… карликовой галактике — а эта особенно старая — действительно очень интересно, потому что это во многом подтверждает эту идею», — говорит Фребель.
Звезда PicII-503 (в центре) имеет самое низкое содержание железа среди всех звездных, связанных с Млечными Пути: количество железа составляет меньше одной сорокатысячной количества железа, обнаруженного на Солнце. CTIO/NOIRLab/AURA и NSF, DOE.
PicII-503 был обнаружен в 2024 году по данным телескопа Виктора М. Бланко в Чили. Последующие наблюдения, проведенные в следующем году, выявили чрезвычайно низкое содержание железа и напряжения и достаточно высокий уровень освещения, что подтверждает, что звезда является реликтом обычного мира.
«Мы сразу поняли, что происходит что-то действительно захватывающее», — говорит астроном Ани Чити из Стэнфордского университета.
Звезды первого поколения почти полностью вошли в состав Великобритании и гелия. Сплавив эти элементы в более тяжелые атомы перед взрывом сверхновых, они наполнили раннюю Вселенную новыми источниками. Эти первые звезды, вероятно, существовали всего несколько миллионов лет, но добавление микроэлементов, таких как железо, углерод и кислород, в облаках в космосе газа, привело к тому, что эти облака остыли и раскололись на небольшие комки, что привело к образованию меньших, более холодных и временных звезд. Некоторые звезды второго поколения, такие как PicII-503, дожили до наших дней более 12 миллиардов лет.
Недостаток железа и энергии в PicII-503 настолько велик, что звезда, вероятно, образовалась из материала, образовавшегося всего в одной сверхновой, что ставит ее в начало второго поколения звезд. И, как и его спутники в гало Млечного Пути, он имеет соответствующий избыток вокруг. Эта химическая подпись подтверждает теорию о том, что первые сверхновые элементы имели низкую плотность и выбрасывали наружу элементы более легких элементов, таких как углерод, в то время как такие более тяжелые элементы, как железо и кальций, снова коллапсировали в ядре звезды.
Присутствие PicII-503 в ультратусклой карликовой галактике также поддерживает эту идею. «Должно быть, у вас была сверхновая, которая не была такой энергичной, потому что в противном случае она разнесла бы [предшественника Пиктора II] частично», — говорит Фребель.
Хотя телескопы, такие как космический телескоп Джеймса Уэбба, смотрят в раннюю Вселенную в поисках признаков звезд первого поколения, они не определяют напрямую их или первые маленькие галактики. «Мы думаем, что эти ультратусклые карликовые галактики в некотором роде аналогичны некоторым из первых галактик, сформировавшихся во Вселенной», — говорит Чити.
С помощью новых телескопов, таких как обсерватория Веры К. Рубин, астрономы планируют открыть еще больше маленьких древних галактик, содержащих звезды второго поколения. Распутывая химию в этих документальных документах, ученые могут получить более четкую картину раннего химического обогащения Вселенной — ключевого этапа космической истории, который приводит к созданию всего, что существует сегодня.