Астрономы обнаружили очень необычный химический состав в атмосфере древней звезды

Международная группа астрономов из Калифорнийского университета в Сан-Диего, Института астрофизики Канарских островов (IAC) и Кембриджского университета обнаружила большое количество кислорода в атмосфере одной из самых старых и наиболее элементарно истощенных известных звезд – “примитивной звезды”, которую ученые называют J0815+4729.

Это новое открытие, которое было сделано с помощью обсерватории W. M. Keck на Маунакее на Гавайях для анализа химического состава древней звезды, дает важную подсказку о том, как кислород и другие важные элементы были произведены в первых поколениях звезд во Вселенной. Результаты исследования опубликованы в журнале Astrophysical Journal Letters от 21 января 2020 года.

"Этот результат очень волнующий. Он рассказывает нам о некоторых из самых ранних времен во Вселенной, используя звезды на нашем космическом заднем дворе. Я с нетерпением ожидаю увидеть больше измерений, подобных этому, чтобы мы могли лучше понять самый ранний посев кислорода и других элементов во всей молодой Вселенной", - сказал главный ученый обсерватории Кека Джон О'мира.

Данные обсерватории Кека по звездам показали очень необычный химический состав. В то время как он содержит относительно большое количество углерода, азота и кислорода – примерно 10, 8 и 3 процента от количества, измеренного на солнце, – другие элементы, такие как кальций и железо, имеют обилие около одной миллионной от Солнца.

Кислород является третьим по обилию элементом во Вселенной после водорода и гелия и необходим для всех форм жизни на Земле, как химическая основа дыхания и строительный блок углеводов. Это также основной элементарный компонент земной коры. Однако кислород не существовал в ранней Вселенной; он создается за счет реакций ядерного синтеза, которые происходят глубоко внутри самых массивных звезд, имеющих массы примерно в 10 раз больше массы Солнца или больше.

Прослеживание раннего производства кислорода и других элементов требует изучения самых старых все еще существующих звезд. J0815+4729 - одна из таких звезд; она находится на расстоянии более 5000 световых лет по направлению к созвездию рыси.

"Такие звезды, как J0815+4729, называются гало-звездами. Это связано с их приблизительно сферическим распределением вокруг Млечного Пути, в отличие от более привычного плоского диска более молодых звезд, которые включают Солнце”, - пояснил астрофизик UC San Diego Адам Бургассер, соавтор исследования.

Звезды Halo, такие как J0815+4729, действительно являются древними звездами, что позволяет астрономам заглянуть в производство элементов в начале истории Вселенной.

Исследовательская группа наблюдала J0815+4729 с помощью Эшелле-спектрометра высокого разрешения обсерватории Кека (HIRES)на телескопе Keck I 10m. Эти данные, которые требовали более пяти часов пристального разглядывания звезды в течение одной ночи, были использованы для измерения содержания 16 химических видов в атмосфере звезды, включая кислород.

"Примитивный состав звезды указывает на то, что она была сформирована в течение первых сотен миллионов лет после Большого взрыва, возможно, из материала, изгнанного из первых сверхновых Млечного Пути”, - сказал Йона Гонсалес Эрнандес, ведущий автор исследования.

“Только несколько таких звезд известны в гало нашей галактики, но ни одна из них не имеет такого огромного количества углерода, азота и кислорода по сравнению с их содержанием железа”, - сказал Дэвид Агуадо, исследователь в Кембриджском университете и соавтор исследования.

Поиск звезд этого типа включает в себя специальные проекты, которые просеивают через сотни тысяч спектров звезд, чтобы обнаружить несколько редких источников, таких как J0815+4729, а затем последующие наблюдения для измерения их химического состава. Эта звезда была впервые идентифицирована в данных, полученных с помощью Sloan Digital Sky Survey (SDSS), а затем охарактеризована командой IAC в 2017 году с помощью телескопа Grand Canary в Ла-Пальме, Испания.

"Тридцать лет назад мы начали в МАК изучать присутствие кислорода в самых старых звездах Галактики; эти результаты уже показали, что этот элемент был произведен в первых поколениях сверхновых. Однако мы не могли себе представить, что мы найдем случай обогащения столь же впечатляющим, как эта звезда”, - отметил Рафаэль Реболо, директор МАК и соавтор исследования.