В ранних галактиках нашли слишком много массивных звезд
Астрономы, использующие комплекс радиотелескопов АЛМА, расположенный в Чилийских Андах на плато Чахнантор, обнаружили, что звездные галактики* в ранней Вселенной содержат гораздо более высокую долю массивных звезд. Это открытие оспаривает современные идеи о том, как развивались галактики, изменяя наше понимание истории космических звездных формирований и накопления химических элементов, сообщает 4 июня сайт Европейской южной обсерватории (ESO).
Исследуя далекую Вселенную, группа ученых, возглавляемая астрономом Университета Эдинбурга Чжи-Юй Чжан, использовала комплекс радиотелескопов АЛМА (большой миллиметровый/субмиллиметровый массив Атакама — Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) для исследования доли массивных звезд в четырех отдаленных галактиках, богатых газом. Эти звездные галактики были более видны, когда Вселенная была намного моложе, чем сейчас, поэтому молодые галактики вряд ли подверглись процессам звездообразования, которые могли бы исказить полученные результаты.
Чжан и его команда разработали новую технику для измерения количества различных типов монооксида углерода в четырех очень отдаленных, насыщенных пылью галактиках. Они наблюдали соотношение двух типов монооксида углерода, содержащего различные изотопы.
«Изотопы углерода и кислорода имеют разное происхождение», — объясняет Чжан. «Изотоп кислорода с весом 18 получается больше в массивных звездах, а изотоп углерода с весом 13 производится больше в звездах с низкой и средней массой». Благодаря новой методике команда смогла заглянуть сквозь пыль в ранние галактики и впервые оценить массы этих звезд.
Масса звезды является самым важным фактором, определяющим, как долго она просуществует. Массивные звезды ярко светят, но имеют короткую жизнь, а менее массивные, такие как Солнце, светят скромно, но в течение миллиардов лет. Знание пропорций звезд разных масс, образовавшихся в галактиках, тем самым даёт астрономам понимание процессов образования и эволюции галактик на протяжении всей истории Вселенной. А это уже дает нам важные сведения о химических элементах, образующих новые звезды и планеты, и, в конечном счете, о количестве черных дыр, которые могут сливаться, в том числе и при формировании сверхмассивных черных дыр, которые мы видим в центрах многих галактик.
Напомним, что ранее команда во главе с Фабианом Шнайдером из Оксфордского университета, Великобритания, уже делала спектроскопические исследования с телескопами Европейской южной обсерватории (ESO) с 800 звездами в гигантском звездном регионе в Большом Магеллановом Облаке, чтобы исследовать общее распределение звездных возрастов и начальные массы.
Шнайдер тогда сообщал: «Мы обнаружили примерно на 30% больше звезд с массами более чем в 30 раз превышающими массу Солнца, чем ожидалось, и примерно на 70% больше, чем ожидалось, выше 60 солнечных масс. Наши результаты бросают вызов ранее предсказанному пределу 150 солнечных масс для максимальной массы новорожденных звезд и даже предполагают, что звезды могут иметь массы до 300 солнечных масс!» Это исследование было одним из первых, которое было проведено достаточно подробно, чтобы показать, что Вселенная способна создавать звездообразующие области с разным распределением масс по сравнению с Млечным Путем.
Однако сейчас впервые доказано, что ранние галактики характеризуются большим количеством массивных звёзд, «строительный материал» от которых использовался для построения планет, звезд и галактик в том виде, какой мы наблюдаем сейчас.
Роб Айвисон, соавтор, заключает : «Наши результаты заставляют нас подвергать сомнению наше понимание космической истории. Астрономы, строящие модели Вселенной, теперь должны вернуться к „чертежной доске“, для решения более сложной задачи».
* — Звездные галактики — это галактики, которые переживают эпизод очень интенсивного звездообразования. Скорость, с которой они образуют новые звезды, может быть в 100 раз больше, чем в нашей галактике — Млечном пути. Массивные звезды в этих галактиках испускают ионизирующее излучение, сбрасывают внешнюю оболочку и образуют взрывы сверхновых, которые существенно влияют на динамическую и химическую эволюцию среды вокруг них. Изучение массового распределения звезд в этих галактиках может рассказать нам больше об их собственной эволюции, а также об эволюции Вселенной в более общем плане.
