Загадка древних звёзд разгадана: как исчезнувшие гиганты сформировали Вселенную
Международная команда под руководством исследователя ICREA Марка Гилеса из Института космических наук Университета Барселоны (ICCUB) и Института космических исследований Каталонии (IEEC) разработала модель, которая раскрывает, как экстремально массивные звёзды (EMS) — в тысячи раз тяжелее Солнца — управляли рождением и ранней эволюцией древнейших звёздных скоплений во Вселенной.
Исследование, опубликованное в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, показывает, как эти недолговечные звёздные гиганты profoundly повлияли на химический состав шаровых скоплений (GCs) — одних из самых древних и загадочных звёздных систем в космосе.
Шаровые скопления: Древние архивы Вселенной
Шаровые скопления — это плотные сферические группы, насчитывающие сотни тысяч или миллионы звёзд. Они встречаются почти во всех галактиках, включая Млечный Путь. Большинству из них более 10 миллиардов лет, что указывает на их формирование вскоре после Большого взрыва.
Их звёзды демонстрируют загадочные химические signatures, такие как необычное обилие гелия, азота, кислорода, натрия, магния и алюминия, которые десятилетиями не поддавались объяснению. Эти «множественные популяции» указывают на сложные процессы обогащения during формирования скопления из чрезвычайно горячих «загрязнителей».
Новая модель формирования скоплений
Новое исследование основано на модели звездообразования, известной как inertial-inflow model, и расширяет её на экстремальные условия ранней Вселенной. Исследователи показывают, что в самых массивных скоплениях турбулентный газ естественным образом порождает экстремально массивные звёзды (EMS) массой от 1000 до 10 000 солнечных масс. Эти EMS испускают мощные звёздные ветра, богатые продуктами высокотемпературного горения водорода, которые затем смешиваются с окружающим первозданным газом и формируют химически отличные звёзды.
«Наша модель показывает, что всего несколько экстремально массивных звёзд могут оставить неизгладимый химический след на всём скоплении», — говорит Марк Гилес. — «Она, наконец, связывает физику формирования шаровых скоплений с химическими сигнатурами, которые мы наблюдаем сегодня».
Исследователи Лаура Рамирес Галеано и Корин Шарбоннель из Женевского университета отмечают: «Было уже известно, что ядерные реакции в центрах экстремально массивных звёзд могут создавать соответствующие паттерны обилия. Теперь у нас есть модель, которая provides естественный путь для формирования этих звёзд в массивных звёздных скоплениях».
Этот процесс происходит стремительно — за 1-2 миллиона лет, до того как взорвётся какая-либо сверхновая, что гарантирует, что газ в скоплении остаётся свободным от загрязнения сверхновыми.
Новое окно в раннюю Вселенную и чёрные дыры
Последствия этого открытия простираются далеко за пределы Млечного Пути. Авторы предполагают, что богатые азотом галактики, обнаруженные космическим телескопом «Джеймс Уэбб» (JWST), вероятно, dominated by богатыми EMS шаровыми скоплениями, сформировавшимися на ранних стадиях образования галактик.
«Экстремально массивные звёзды, возможно, сыграли ключевую роль в формировании первых галактик», — добавляет Паоло Падоан (Дартмутский колледж и ICCUB-IEEC). — «Их светимость и химическое производство естественным образом объясняют обогащённые азотом протогалактики, которые мы теперь наблюдаем в ранней Вселенной с помощью JWST».
Эти колоссальные звёзды, вероятно, завершают свою жизнь, коллапсируя в чёрные дыры промежуточной массы (более 100 солнечных масс), которые можно будет detect по сигналам гравитационных волн.
Данное исследование предлагает unifying framework, который связывает физику звездообразования, эволюцию скоплений и химическое обогащение. Оно suggests, что EMS были ключевыми двигателями раннего галактического формирования, одновременно обогащая шаровые скопления и порождая первые чёрные дыры.
Это открытие перекидывает мост между двумя ранее разрозненными областями астрофизики: изучением древних структур нашей собственной галактики и наблюдением за самыми далёкими и ранними галактиками. Получается, что шаровые скопления — это не просто реликты прошлого, а своеобразные «капсулы времени», которые хранят в себе химические «отпечатки пальцев» самых первых и невероятно массивных звёзд Вселенной, самих строительных блоков, из которых выросли современные галактики.
Таким образом, работа не только решает давнюю загадку множественных популяций в шаровых скоплениях, но и provides мощный инструмент для интерпретации данных с JWST, позволяя по-новому взглянуть на эпоху рассвета космоса. Оказывается, чтобы понять, как формировались первые галактики, нам нужно внимательнее вглядеться в древнейшие звёздные скопления у себя «по соседству».
В нашем Telegram‑канале, и группе ВК вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
