Найден кандидат на роль галактики с доминирующим первым звёздным поколением

<< К списку новостей  |  Показать новости:   2011, Январь 2011, Февраль 2011, Март 2011, Апрель 2011, Май 2011, Июнь 2011, Июль 2011, Август 2011, Сентябрь 2011, Октябрь 2011, Ноябрь 2011, Декабрь 2012, Январь 2012, Февраль 2012, Март 2012, Апрель 2012, Май 2012, Июнь 2012, Июль 2012, Август 2012, Сентябрь 2012, Октябрь 2012, Ноябрь 2012, Декабрь 2013, Январь 2013, Февраль 2013, Март 2013, Апрель 2013, Май 2013, Июнь 2013, Июль 2013, Август 2013, Сентябрь 2013, Октябрь 2013, Ноябрь 2013, Декабрь 2017, Ноябрь 2018, Май 2018, Июнь 2019, Апрель 2019, Май 2020, Апрель 2020, Август 2021, Март 2021, Май

Опубликовано: 27 Октября 2012

Группа учёных из Японии и США отыскала удалённую галактику, господствующее положение в которой, вероятно, занимают звёзды первого поколения.

Эти светила, причисляемые к так называемой популяции III, формировались на начальном этапе эволюции Вселенной, когда тяжёлых элементов в ней практически не было. Именно они обогащали космическую среду металлами, создавая комфортные условия для следующих звёздных поколений, и участвовали в реионизации — повторной ионизации водорода, развернувшейся вскоре после Большого взрыва.

Принято считать, что звёзды популяции III были весьма массивными. В отличие от богатых металлами «современных» тяжёлых светил, реализовать стандартный CNO-цикл горения водорода они не могли, и энергию приходилось вырабатывать в протон-протонном цикле, требующем бóльших температур. Из-за этого их ядра разогревались до ~108 К.

Повышение температуры модифицирует спектр излучения, в котором, к примеру, должна выделяться мощная линия лайман-альфа (Lα), возникающая при переходе электрона в атоме водорода со второго уровня на первый. Хотя эту и некоторые другие спектральные особенности популяции III теоретики описали довольно давно, зарегистрировать принадлежащие к ней звёзды методами прямого наблюдения пока не удаётся. 

Спектр SDF-LEW-1 с отмеченными пунктиром длинами волн, которые отвечают линиям лайман-альфа, трёхкратно ионизованного углерода и однократно ионизованного гелия. На врезке показан профиль линии Lα. (Иллюстрация из Astrophysical Journal.)

Намереваясь отыскать следы существования «первичных» светил, авторы организовали спектроскопический обзор Lα-излучателей (удалённых галактик, излучающих на длине волны в 1 215,7 Å, которая отвечает линии лайман-альфа) на телескопах «Субару» и «Кек». Мишени этого обзора находились в области Subaru Deep Field вблизи Северного галактического полюса на красном смещении z ≈ 6,5.

SDF-LEW-1, один из рассмотренных Lα-излучателей, сильно отличался от всех прочих. Линия лайман-альфа характерной асимметричной формы в его спектре, смещённая на величину, соответствующую z = 6,538, имела поистине огромную эквивалентную ширину в 436 (+422, –149) Å. Дать точную оценку собственной ширины линии, которая искажается вследствие поглощения Lα-фотонов в межгалактической и межзвёздной средах, астрономы не смогли; они лишь предположили, что ширина эта примерно в два раза превышает наблюдаемую и составляет 872 (+844, –298) Å.

Согласно теории, появление столь мощной линии Lα у SDF-LEW-1 можно связать с действием активного ядра галактики. Свидетельством того, что эта догадка верна, стала бы линия трёхкратно ионизованного углерода на 1 549 Å (с учётом z = 6,538 смещающаяся на 11 676 Å), но в спектрах она обнаружена не была. Кроме того, фотометрические наблюдения SDF-LEW-1 показали его стабильность, нехарактерную для активных ядер.

Когда тривиальное объяснение характеристик излучения было отвергнуто, а моделирование подтвердило, что популяции I и II с относительно высокой металличностью нужную ширину линии лайман-альфа не обеспечивают, гипотеза о доминирующем положении звёзд популяции III в SDF-LEW-1 стала наиболее перспективной. К сожалению, доказать её астрономам не удалось: излучение однократно ионизованного гелия, которое явно указывает на бедные металлами светила популяции III, зафиксировано не было. Эта линия гелия, впрочем, исчезает очень быстро (менее чем за два миллиона лет, если мы рассматриваем единичную вспышку звездообразования), и объяснить её отсутствие легко.

Собрать убедительные доказательства того, что в SDF-LEW-1 находятся именно «первичные» звёзды, авторы планируют в будущих наблюдениях на «Хаббле» и Космическом телескопе им. Джеймса Уэбба.

Источник:"Компьютерра–Онлайн"