Звезды первого поколения найдены в ярчайшей галактике

Астрономы обнаружили первое поколение звёзд, скрытое в далёкой ярчайшей галактике. Эти объекты были создателями первых тяжёлых элементов в истории, ставших основой сегодняшних звёзд, планет и жизни
(фото David Sobral).

Астрономы, использующие несколько крупнейших наземных и космических телескопов, обнаружили древнейшую яркую галактику в ранней Вселенной, а также убедительные доказательства того, что эта галактика таит в себе звёзды первого поколения. Результаты их исследований были опубликованы в издании The Astrophysical Journal.

Работа команды была проведена с помощью 10-метрового телескопа обсерватории Кека (Keck Observatory), 8,2-метрового "Очень Большого Телескопа" (VLT), телескопа Субару (Subaru) и космического телескопа "Хаббл" (Hubble). Команда обнаружила и подтвердила ряд уникально ярких молодых галактик.

Группа под руководством Дэвида Собрала (David Sobral) из Института астрофизики и космических наук при Лиссабонском университете в Португалии, при содействии Лейденской обсерватории в Нидерландах заглянула в древнюю Вселенную, в период реионизации, пришедшийся на время примерно через 800 миллионов лет после Большого взрыва (то есть когда нынешняя Вселенная прожила лишь 6% от своего нынешнего возраста).

Астрономы уже давно предполагали, что во Вселенной существуют поколения звёзд, известных как популяция III, которые были созданы из изначального материала Большого взрыва.

Все тяжёлые химические элементы, необходимые для жизни, в том числе кислород, азот, углерод и железо, были порождены именно этими звёздами. То есть первые светила, согласно теориям, сформировались из "дозвёздных" элементов, а именно водорода, гелия и небольших количеств лития, а также, вероятно, бериллия.

Эти массивные, яркие, ранее существовавшие лишь в гипотезах объекты стали "создателями" первых тяжёлых элементов в истории, необходимых для формирования следующих поколений звёзд и планет. Последние окружают нас сегодня и породили жизнь такой, какой мы её знаем.

Недавно астрономы обнаружили галактику, которая может быть домом старейших звёзд.

Эта галактика ― самая яркая из известных на настоящий момент далёких галактик. Она получила название CR7 (расшифровывается как Cosmos Redshift 7). Причём португальские астрономы назвали объект также в честь известного футболиста Криштиану Роналду (аббревиатуру можно также трактовать как его инициалы и игровой номер).

Учёные предположили, что звёзды популяции III были огромными, в несколько сотен или даже тысяч раз массивнее нашего Солнца. Они ярко "пылали" и быстро умирали, взрываясь как сверхновые всего через два миллиона лет. Но до сих пор физические доказательства их существования не были обнаружены.

Однако изучение CR7, расположенной на расстоянии в 11,3 миллиарда световых лет от нас, дало исследователям дополнительные поводы для раздумий.

Инструменты "Очень большого телескопа" X-shooter и SINFONI позволили обнаружить интенсивное излучение ионизированного гелия в CR7. Хотя гелий является основным компонентом звёзд, его достаточно трудно выявить, если звёзды не являются невероятно горячими (это, в свою очередь, указывает на их огромный размер).

Этого факта самого по себе недостаточно, чтобы доказать принадлежность звёзд к первому поколению. Однако позднее астрономам также не удалось обнаружить в спектрах светил каких бы то ни было других, более тяжёлых, элементов. То есть команда обнаружила первое весомое доказательство того, что скопления звёзд в этой галактике ранней Вселенной выбрасывают ионизированный газ.

"Открытие сразу же превзошло наши ожидания, – рассказывает Собрал. – Во-первых, мы попросту не ожидали обнаружить настолько яркие объекты. Проанализировав CR7 по частям, мы поняли, что нашли не просто ярчайшую галактику, но и обнаружили определённые характеристики, указывающие на следы популяции III. Эти звёзды были теми, что образовали первые тяжёлые атомы, что в конце концов позволило жить всем нам. Открытие на самом деле невероятно захватывающее".

В CR7 были обнаружены скопления голубых и красных звёзд, указывающие на то, что образование популяции III проходило волнообразно. Команда предположила, что остатки последней волны популяции III найти будет легче: они находятся среди обычных звёзд ярких галактик, а не только в ранних маленьких и тусклых галактиках, которые настолько слабы, что их почти невозможно обнаружить.

"Мне всегда было интересно, откуда мы возникли, – комментирует соавтор статьи Джоррит Матти (Jorryt Matthee). – Ещё в детстве мне хотелось выяснить, откуда появились такие элементы, как кальций в моих костях, углерод в мышцах, железо в крови. Я узнал, что они образовались в самом начале жизни Вселенной, во времена первого поколения звёзд. Благодаря этому открытию мы получили возможность увидеть такие объекты".

Дальнейшие наблюдения с помощью VLT, обсерватории ALMA и космического телескопа "Хаббл" должны будут подтвердить или опровергнуть данные о том, что в галактике CR7 находятся останки популяции III. Полученные данные также будут использованы для выявления других примеров первого поколения звёзд.