Астрономы описали древнейшую звезду возрастом 13 миллиардов лет

Ученые идентифицировали одну из старейших известных звезд в наших окрестнях. Это реликвия найдена в Большом Магеллановом облаке (LMC), галактике-спутнике Млечного Пути. Подробности открытия изложены в журнале Nature Astronomy.

Первые звезды, родившиеся после Большого взрыва, умерли миллиарды лет назад, поэтому не осталось ни одной, которая могла бы рассказать историю ранней Вселенной. Но следы этих звездных предков сохранились во втором поколении звезд, которые сформировались и все еще существуют сегодня.

Внешние слои этих древних звезд сохраняют химический состав природного газового облака и, следовательно, раскрывают состав звезд первого поколения, которые засеяли эти облака химическими веществами, говорит ведущий автор исследования Анирудх Чити, астрофизик из Чикагского университета. 

Самые ранние звезды загорелись миллиарды лет назад, вскоре после Большого взрыва. Это были гиганты, сделанные из единственных элементов, которые существовали в изобилии в то время: примерно на три четверти водорода и на одну четверть гелия. Эти гиганты быстро израсходовали свое ядерное топливо, сбросив внешние слои, а затем взорвались как сверхновые и заполонили окрестности более тяжелыми элементами, образовавшимися в их ядрах.

Из этой смеси родилось второе поколение звезд. Цикл продолжался, создавая все более тяжелые элементы, поэтому, измеряя количество этих элементов в звезде, астрономы могут оценить ее возраст. Чем меньше накопилось "пепла", тем старше должна быть звезда, в то время как более молодые звезды накопили много элементов от многих предыдущих поколений.

Ни одну из звезд первого поколения астрономы так и не нашли, зато заметили несколько древних звезд второго поколения в нашей галактике. Эти древние реликты очень редки. Только 1 из 100 000 звезд в нашей галактике относится ко второму поколению. 

Благодаря ним астрономы многое узнали о ранних условиях в нашей галактике. Теперь они хотят понять, является ли Млечный Путь типичным или в других галактиках условия были иными. 

Чтобы ответить на этот вопрос, авторы исследования обратили свое внимание на одну из наших ближайших галактических соседок, LMC.

Видимая невооруженным глазом из Южного полушария, LMC меньше Млечного Пути и ей суждено слиться с ним примерно через 2,4 миллиарда лет.

"LMC примечательна тем, что она сама является почти крупной галактикой и лишь недавно была захвачена притяжением Млечного Пути", - говорит Чити.

Команда искала старые звезды в LMC на основе данных, собранных космическим телескопом Gaia Европейского космического агентства. Они нашли 10 звезд, в которых примерно в 100 раз меньше железа, чем в других звездах LMC. Это означает, что они были очень древними.

Одна выделялась даже из этих десяти. LMC-119 имеет меньше космического загрязнения, чем любая известная звезда за пределами нашей галактики. Это навело ученых на мысль, что она образовалась из газа, обогащенного всего одной сверхновой, а значит, скорее всего, была звездой второго поколения.

"Я бы сказал, что возраст LMC-119 около 13 миллиардов лет", - полагает Чити. Для сравнения, возраст самой Вселенной оценивается в 13,8 миллиарда лет.

Сегодня LMC находится на расстоянии около 160 000 световых лет от нас, но авторы подсчитали, что когда сформировались ее самые ранние звезды, они были примерно в 6 миллионах световых лет от нас. "Это изолирует раннюю LMC от выбросов первых звезд, которые сформировались на заре Млечного Пути", - говорится в статье. Таким образом, древние звезды LMC могут рассказать астрономам об условиях зарождения в другой галактике.

Интересно, что в LMC-119 содержится гораздо меньше углерода, чем в древних звездах нашей галактики. Это намекает на ранее неизвестную разницу в том, как более тяжелые элементы накапливались в этих двух галактиках, и предполагает, что окружающая среда в нашей молодой галактике, вероятно, отличалась от среды в LMC.

"Это действительно захватывающе - открывать звездную археологию Большого Магелланова облака и иметь возможность с такими подробностями отобразить, как первые звезды химически обогатили Вселенную в разных регионах", - заключает Чити. Он также полагает, что в LMC есть еще много таких древних звезд, ожидающих обнаружения.