Новое исследование переворачивает представления о самом раннем поколении звезд во Вселенной. Оказывается, так называемые звезды населения III — первые светила, зажегшиеся после Темных веков — формировались не в одиночку, а в виде двойных систем.
Что такое звезды населения III?
Это гипотетическое первое поколение звезд, возникшее через 100-200 миллионов лет после Большого взрыва. Наблюдать их напрямую пока невозможно — они существовали в такую раннюю эпоху, что их свет либо еще не дошел до нас, либо слишком слаб для современных телескопов. Но компьютерное моделирование дает четкое понимание их природы.
Эти звезды были в сотни раз массивнее Солнца, невероятно яркими и горячими. Их состав был примитивным — только водород и гелий, без тяжелых элементов (металлов в астрономическом смысле). Жизнь их была короткой: всего несколько миллионов лет с последующей вспышкой сверхновой.
Исследование BLOeM
Международная команда ученых проанализировала данные проекта BLOeM (Binarity at Low Metallicity — «Двойственность при низкой металличности»), полученные с помощью Очень Большого Телескопа (VLT) в Чили. В рамках проекта было изучено около тысячи массивных звезд в Малом Магеллановом Облаке — карликовой галактике-спутнике Млечного Пути.
Почему именно эта галактика? Ее химический состав напоминает условия очень ранней Вселенной: крайне низкое содержание тяжелых элементов. Это делает ее своеобразной «машиной времени», позволяющей изучать процессы звездообразования, близкие к изначальным.
Результаты оказались поразительными. Минимум 70% самых массивных звезд в выборке находятся в тесных двойных системах. Это убедительное доказательство: формирование двойных звезд было нормой даже в условиях ранней Вселенной, бедной металлами.
Если экстраполировать эти данные на звезды населения III, получается, что первые светила Вселенной зажигались не в одиночестве, а парами.
Почему это важно?
Двойные звезды ведут себя совершенно иначе, чем одиночные. Они обмениваются массой, влияют на эволюцию друг друга, а иногда и сливаются. Это меняет типы сверхновых, которыми они вспыхивают, а значит — и химическое обогащение окружающего пространства.
Первые сверхновые насытили космос тяжелыми элементами — углеродом, кислородом, железом — из которых позже сформировались планеты и жизнь. Если эти сверхновые вспыхивали в двойных системах, то процесс обогащения Вселенной шел иначе, чем считалось ранее.
Кроме того, слияния массивных двойных звезд могли создавать зародыши сверхмассивных черных дыр — тех самых монстров, которые сегодня живут в центрах галактик.
Новый взгляд на начало космоса
Открытие уточняет наше понимание космической эволюции. Первые светила появлялись парами, что делает раннюю Вселенную более динамичной и сложной системой, чем предполагалось.
Это также может объяснить, почему сверхмассивные черные дыры возникли так быстро — уже через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва. Слияния массивных двойных звезд населения III могли создавать «затравочные» черные дыры массой в десятки и сотни солнечных масс.
Читайте также: Сверхмассивные черные дыры формируют химический состав своих галактик.
