Передбачається, що перші зірки утворилися приблизно через 100 мільйонів років після Великого вибуху.
«Галактична археологія» відноситься до вивченнязірок другого покоління з метою дізнатися про фізичні характеристики перших зірок, які зникли за все через десятки мільйонів років після Великого вибуху. В рамках дослідження обчислювальної фізики вперше були змодельовані тьмяні наднові зірки безметаллових перших зірок, що дозволило виявити закономірності достатку вуглецю для зореутворення. Зріз щільності, температури і змісту вуглецю для моделі прародителя з 13 масами Сонця в моменти часу (зліва направо) через 0,41, 15,22 і 29,16 мільйона років після вибуху наднової в ящику зі стороною 2 кпк. Надано: Чиаки і ін.
Коли перші безметалеві зірки схлопнулись івибухнули, перетворившись в наднові, вони утворили більш важкі елементи, такі як вуглець. Це дало початок новому поколінню зірок. Один з типів другого покоління зірок називають бідними металом зірками (EMP) з підвищеним вмістом вуглецю. Для астрофізиків вони схожі на скам'янілості. Їх склад відображає нуклеосинтез або злиття більш важких елементів перших зірок.
«Ми можемо отримати результати непрямихвимірів, щоб отримати розподіл мас безметалових зірок з елементарного вмісту зірок з низьким вмістом металів», — пояснює Ген Чіакі, науковий співробітник Центру релятивістської астрофізики Технологічного інституту Джорджії
Чиаки - провідний автор дослідження, яке вперше змоделював слабкі наднові безметаллових перших зірок. Його робота нарешті дає вченим теоретичне уявлення про їх формуванні.
Анімація показує процес збагачення вуглецю тазаліза із наднової зірки першого покоління з масою 50 сонячних. Чотири панелі показують щільність, температуру, вміст вуглецю та заліза. По-перше, метали розсіюються в навколишній області майже сферично (14 млн років після вибуху). Потім метали розширюються у горизонтальному напрямку, тоді як розширення зупиняється у вертикальному напрямку. Зрештою, метали знову повертаються до центральної області, де формуються зірки наступного покоління. Надано: Чіакі та ін.
Такого роду дослідження є частиною області,званої «галактичної археологією». Вчені порівнюють це з пошуком під землею артефактів, що розповідають про характер давноминулих суспільств. Для астрофізиків характер давно зниклих зірок можна визначити по їх скам'янілим останкам.
«Ми не можемо бачити найпершіпокоління зірок», - пояснює співавтор дослідження Джон Уайз, доцент Центру релятивістської астрофізики Технологічного інституту Джорджії. «Важливо подивитись на ці „живі скам'янілості“ з раннього Всесвіту. У них є „відбитки пальців“ перших зірок — хімічні речовини, які утворилися в наднових від перших зірок».
Анімація показує гарячий міхур, створенийзмодельованої наднової масою 50 сонячних мас в масштабі тисячі світлових років. У центрі щільне газова хмара знову утворюється в результаті гравітаційного стиснення. Хмара можна збільшити до кількох астрономічних одиниць. У самій центральній області щільні скупчення - зародки зірок. Анімація показує, що вибухи наднових можуть викликати утворення вуглецевих зірок. Надано: Чиаки і ін.
Моделювання, яке створили вчені, дозволяєпобачити, звідки беруться метали і як перші зірки і наднові насправді впливають на ці скам'янілості, які «дожили до наших днів».
Мета цього дослідження вчених - з'ясуватипоходження таких елементів, як вуглець, кисень і кальцій. Вони концентруються в циклах матерії, що повторюються, між міжзоряним середовищем і зірками. «Наші тіла і наша планета складаються з вуглецю і кисню, азоту і кальцію. Наша робота дуже важлива, щоб з'ясувати походження цих елементів, з яких складаються люди», - підсумовує автор дослідження.
Нагадаємо, Карл Саган, американський астрофізикі екзобіолог, ще в минулому столітті говорив, що фосфор в ДНК людини і залізо в його крові походять від «зоряного матеріалу».
Читати також
Річна місія в Арктиці закінчилася, і дані невтішні. Що чекає людство?
Подивіться, як новий Hummer долає перешкоди на дорозі, рухаючись як краб
На 3 день хвороби більшість хворих COVID-19 втрачають нюх і часто страждають нежиттю