Международная команда под руководством исследователя ICREA Марка Гилеса из Института космологических наук Барселонского университета (ICCUB) и Института космических исследований Каталонии (IEEC) разработала модель, которая объясняет, как чрезвычайно массивные звезды (ЧМЗ) — с массой, более чем в 1000 раз превышающей массу Солнца, — управляли рождением и ранней эволюцией старейших звездных скоплений во Вселенной.
Исследование, опубликованное в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, показывает, как эти недолговечные звездные гиганты оказали глубокое влияние на химический состав шаровых скоплений — одних из самых древних и загадочных звездных систем в космосе.
Шаровые скопления: древние архивы Вселенной
Шаровые скопления — это плотные, сферические группы из сотен тысяч или миллионов звезд, которые встречаются почти во всех галактиках, включая Млечный Путь. Возраст большинства из них превышает 10 миллиардов лет, что указывает на их формирование вскоре после Большого взрыва.
Звезды в этих скоплениях демонстрируют загадочные химические сигнатуры, такие как аномальное содержание гелия, азота, кислорода, натрия, магния и алюминия, которое десятилетиями не находило объяснения. Эти «множественные звездные популяции» указывают на сложные процессы обогащения во время формирования скоплений за счет чрезвычайно горячих «загрязняющих» веществ.
Новая модель формирования скоплений
Новое исследование основано на модели звездообразования, известной как модель инерционного притока (inertial-inflow model), и расширяет ее на экстремальные условия ранней Вселенной. Исследователи показывают, что в самых массивных скоплениях турбулентный газ естественным образом порождает чрезвычайно массивные звезды (ЧМЗ) массой от 1000 до 10 000 масс Солнца. Эти ЧМЗ испускают мощные звездные ветры, богатые продуктами горения водорода при высоких температурах, которые затем смешиваются с окружающим первичным газом и формируют химически отличные от них звезды.
«Наша модель показывает, что всего несколько чрезвычайно массивных звезд могут оставить долговечный химический отпечаток на всем скоплении», — говорит Марк Гилес (ICREA-ICCUB-IEEC). — «Это, наконец, связывает физику формирования шаровых скоплений с химическими сигнатурами, которые мы наблюдаем сегодня».
Исследователи Лаура Рамирес Галеано и Коринн Шарбоннель из Женевского университета отмечают, что «уже было известно, что ядерные реакции в центрах чрезвычайно массивных звезд могут создавать необходимые соотношения элементов. Теперь у нас есть модель, которая предлагает естественный путь для формирования таких звезд в массивных звездных скоплениях».
Этот процесс происходит быстро — в течение 1–2 миллионов лет — до взрыва любой сверхновой, что гарантирует, что газ в скоплении остается не загрязненным продуктами взрывов сверхновых.
Новое окно в раннюю Вселенную и мир черных дыр
Значение этого открытия выходит далеко за пределы Млечного Пути. Авторы предполагают, что богатые азотом галактики, обнаруженные космическим телескопом «Джеймс Уэбб» (JWST), вероятно, состоят преимущественно из шаровых скоплений, богатых ЧМЗ, которые сформировались на ранних стадиях образования галактик.
«Чрезвычайно массивные звезды, возможно, сыграли ключевую роль в формировании первых галактик», — добавляет Паоло Падоан (Дартмутский колледж и ICCUB-IEEC). — «Их светимость и производимые ими химические элементы естественным образом объясняют обогащенные азотом протогалактики, которые мы сейчас наблюдаем в ранней Вселенной с помощью JWST».
Эти колоссальные звезды, вероятно, заканчивают свою жизнь, коллапсируя в черные дыры промежуточной массы (более 100 масс Солнца), которые могут быть обнаружены по сигналам гравитационных волн.
Исследование предоставляет единую концептуальную основу, которая связывает физику звездообразования, эволюцию скоплений и химическое обогащение. Оно предполагает, что ЧМЗ были ключевыми двигателями раннего формирования галактик, одновременно обогащая шаровые скопления и порождая первые черные дыры.
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.