Астрономы отыскали загрязненные веществом первых звезд Вселенной газовые облака
Они обогащены легкими элементами
Астрономы отыскали три далеких газовых облака, химический состав которых указывает на загрязнение веществом первых звезд во Вселенной, взорвавшихся как низкоэнергетические сверхновые. Они бедны тяжелыми элементами, но содержат ряд легких элементов. Статья опубликована в The Astrophysical Journal.
Первые звезды, появлявшиеся во Вселенной, (или звезды населения III) образовывались из химически чистого газа, который, в основном, содержал водород и гелий. Считается, что они были массивнее, чем современные звезды, а их масса могла, возможно, доходить до тысячи масс Солнца. Когда эти светила гибли, порождая взрывы сверхновых, то межзвездная среда обогащалась различными тяжелыми элементами, рожденными во время звездного нуклеосинтеза.
Чтобы разобраться, как шел процесс химической эволюции ранней Вселенной, ученые ищут очень бедные металлами (элементами, тяжелее гелия) газовые облака при больших значениях красного смещения, химический состав которых мог бы указывать на обогащение веществом первых звезд. Предполагается, что они могут демонстрировать избыток углерода и других легких элементов и содержать мало элементов, рожденных во время процесса нейтронного захвата. Это будет происходить, если взрывы сверхновых звезд населения III были низкоэнергическими, и в космос выбрасывались внешние оболочки.
Группа астрономов во главе с Андреа Саккарди (Andrea Saccardi) из Парижской обсерватории сообщила об обнаружении трех газовых облаков на красных смещениях z~3—4, которые, по мнению ученых, загрязнены веществом первых звезд. Исследователи занимались анализом спектров ста квазаров с красными смещениями z∼3,5—4,5, полученных с помощью спектрографа X-shooter, установленного на наземном комплексе телескопов VLT, из которых выбрали 37 случаев, которые могли представлять собой оптически плотные и относительно рассеянные (иначе в них будут рождаться новые звезды) облака газа, химические элементы в которых поглощали часть излучения квазаров на пути к земному наблюдателю.
Исследователи определили 14 очень бедных металлами систем, три из которых (J0835+0650 при z = 3,51256, J1111-0804 при z = 3,75837 и J1658-0739 при z = 3,54604) обогащены углеродом по отношению к железу. Для них также наблюдается избыток содержания O, Mg, Al и Si по отношению к железу, что вписывается в идею об обогащении веществом первых звезд, взорвавшихся как низкоэнергетические сверхновые, а не веществом звезд асимптотической ветви гигантов.
Ранее мы рассказывали о том, как астрономы нашли следы вещества первых сверхновых в далеком квазаре.
Это заметил телескоп «Джеймс Уэбб»
Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» подтвердил теорию обогащения внутренней зоны протопланетных диском холодным водяным паром за счет дрейфа ледяной гальки из внешних частей дисков. Компактные диски при этом обогащаются водяным паром эффективнее, чем более крупные. Статья опубликована в журнале The Astrophysical Journal Letters. Считается, что галька (твердые частицы диаметром от миллиметра до метра), содержащаяся в протопланетных дисках вокруг молодых звезд, играет фундаментальную роль в процессе образования планет. В частности, дрейф ледяной гальки из внешней во внутреннюю часть диска, где она сублимируется, порождая водяной пар, может объяснять различия в составе метеоритов и обеднение водой скалистых планет Солнечной системы. Эта идея подтверждается рядом наблюдений за протопланетным дисками, однако ученым не хватало точности получаемых данных. Группа астрономов во главе с Андреа Банзатти (Andrea Banzatti) из Университета штата Техас сообщила, что нашла убедительные доказательства обогащения водой протопланетных дисков за счет дрейфа гальки. Ученые проанализировали данные прибора среднего инфракрасного диапазона MIRI «Джеймса Уэбба», наблюдавшего за четырьмя протопланетными дисками вокруг одиночных молодых (2–3 миллиона лет) звезд CI Тельца, GK Тельца, HP Тельца и IQ Тельца в области звездообразования Тельца. Диски вокруг CI Тельца и IQ Тельца достаточно крупные и обладают щелями и кольцевыми структурами радиусом 100-150 астрономических единиц, остальные два диска являются одними из самых компактных (радиусом 10–20 астрономических единиц) дисков вокруг звезд с массой, близкой к массе Солнца. Исследователи выявили избыточное содержание водяного пара, с температурой 170–400 кельвинов и радиусом излучающей области 1–10 астрономических единиц, в компактных дисках, по сравнению с более крупными дисками. Это хорошо объясняется моделью дрейфа гальки, которая предсказывает, что компактные диски не препятствуют обогащению своей внутренней части водяным паром за счет транспорта ледяной гальки через снеговую линию. В крупных дисках с кольцевыми структурами такой транспорт будет нарушен и большая часть ледяной гальки останется во внешнем диске. Ранее мы рассказывали о том, как «Джеймс Уэбб» увидел облако от возможного столкновения планетезималей в остаточном диске Фомальгаута.
