Все новости

Тяжелый металл звезд оказался неожиданно древним

Вероятно, основная часть тяжелых элементов возникла много миллиардов лет назад, еще до формирования Солнечной системы.

Николай Тихонов из Специальной астрофизической обсерватории РАН провел анализ содержания тяжелых элементов в звездах различного возраста из иррегулярных (неправильных по форме) галактик. Для этого он использовал данные наблюдений космического телескопа «Хаббл». Как обнаружил исследователь, металличность звезд (содержание тяжелых элементов), близкая к современному уровню, появляется в глубокой древности, а в более поздние эпохи лишь незначительно меняется. Открытие имеет большое значение для понимания эволюции звезд во Вселенной. Соответствующая статья опубликована в «Астрофизическом бюллетене».

Астроном сравнил содержание тяжелых элементов в молодых звездах — красных сверхгигантах, которыми становятся только светила во много раз тяжелее Солнца. Их возраст составлял 20—90 миллионов лет, то есть все они образовались сравнительно недавно. В роли контрольной группы старых звезд выступали красные гиганты — обычные звезды типа нашего Солнца, только «доживающие» конечный отрезок своего жизненного пути (через 5−6 миллиардов лет таким же станет и Солнце). Их средний возраст превышал 5 миллиардов лет и в ряде случаев доходил до 13 миллиардов лет. Все звезды наблюдались в одних и тех же 105 иррегулярных галактиках (там подобные наблюдения делать проще, чем в спиральных, типа нашей).

Такой подбор объектов наблюдения был вызван тем, что астроном хотел понять, как менялось содержание тяжелых элементов в звездах со временем. Дело в том, что элементы тяжелее гелия и лития появились во Вселенной в результате звездной эволюции: первые светила посредством термоядерного синтеза нарабатывали их в своих недрах, а затем, после взрывов сверхновых, наработанные элементы распределялись по галактикам и там давали жизнь звездам с повышенной металличностью. Вопрос об эволюции металличности во времени весьма важен. Без определенного уровня металличности звездам тяжело создавать планеты, требующие тяжелых элементов.

Наблюдения показали, что галактики с древним звездным населением (красные гиганты) имели низкую металличность, однако и молодое звездное население (красные сверхгиганты) также показывали малую металличность. Это значит, что основная наработка тяжелых элементов произошла в глубокой древности, еще до той эпохи, когда, например, возникло наше Солнце. С тех пор уровень тяжелых элементов не претерпел существенных изменений, хотя текущие модели эволюции галактик и звезд указывают на то, что по мере роста их возраста тяжелых элементов в них должно становиться больше.

Такой на первый взгляд контринтуитивный результат может проистекать из того, что в молодой Вселенной интенсивность звездообразования во много раз превышала скорость формирования светил в более поздние эпохи. Поэтому и основной массив тяжелых элементов, нужных для возникновения планет, был наработан в глубокой древности.

Работа косвенно указывает на то, что предпосылки для возникновения планет земного типа и, потенциально, жизни, появились в очень ранний период истории Вселенной. Ранее высказывались предположения, что нужное количество тяжелых элементов было наработано звездами сравнительно поздно, что, по мысли авторов таких гипотез, может объяснять известный парадокс Циолковского — Ферми — отсутствие наблюдаемых внеземных цивилизаций.