Самая маленькая звезда во Вселенной … 
Звезда, которая не должна существовать
Группа европейских астрономов с помощью очень большого телескопа VLT ESO обнаружила в Млечном Пути звезду, которая, по мнению многих ученых, не может существовать.
Исследователи установили, что эта звезда почти целиком состоит из водорода и гелия с исключительно малой примесью других химических элементов.
Согласно общепринятой теории образования звезд такой необычный состав найденного объекта находится в запретной зоне, а это означает, что звезда с такими свойствами не должна существовать, ибо никогда не смогла бы образоваться.
Полученные результаты были опубликованы в выпуске журнала Nature от 1 сентября 2011.
Щелкните по любой синей панели ниже для получения дополнительной информации.
Необычная звезда SDSS J102915+172927
Было обнаружено, что слабая звезда SDSS J102915+172927 в созвездии Льва имеет наименьшее содержание элементов тяжелее гелия (металлов) среди всех до сих пор изученных звезд. Звезда имеет массу меньше солнечной, и ее вероятный возраст превышает 13 миллиардов лет.
«Широко распространенная теория предсказывает, что такие легкие звезды с крайне низким содержанием металлов не могут существовать, потому что протозвездные облака из вещества, необходимого для образования таких звезд, не могут сконденсироваться,»- говорит Элизабет Каффау (Elisabetta Caffau) из Астрономического Центра Гейдельбергского Университета в Германии и Парижской обсерватории, основной автор статьи. «Было большой неожиданностью впервые обнаружить такую звезду в запрещенной зоне. Это означает, что нам, возможно, придется пересмотреть некоторые модели звездообразования».
Группа проанализировала свойства звезды с помощью инструментов «X-shooter» и UVES, установленных на телескопе VLT, которые позволили измерить содержание различных химических элементов в звезде. Оказалось, что процент металлов в SDSS J102915+172927 меньше соответствующей величины на Солнце более, чем в 20 000 раз.
«Звезда слабая и так бедна металлами, что в наших первых наблюдениях мы смогли обнаружить признаки наличия только одного из элементов тяжелее, чем гелий — кальция,» — говорит Пьеркарло Бонифацио (Piercarlo Bonifacio) из Парижской обсерватории, научный руководитель проекта. «Чтобы попытаться найти другие металлы мы исследовали излучение звезды более детально и с более длинными экспозициями и нам пришлось обратиться к Генеральному Директору ESO с просьбой о предоставлении дополнительного времени для наблюдений».
Космологи считают, что наиболее легкие химические элементы — водород и гелий — образовались вскоре после Большого Взрыва вместе с некоторым количеством лития, а почти все остальные элементы образовались позже внутри звезд. Взрывы Сверхновых распространяли звездное вещество в межзвездном пространстве, обогащая межзвездную среду металлами. Новые звезды формируются из этого обогащенного вещества, поэтому в их составе содержание металлов выше, чем в более старых звездах. Следовательно, процентное содержание металлов в звезде должно говорить нам о ее возрасте.
«Звезда, которую мы исследовали исключительно бедна металлами, что означает, что она одна из первых. Возможно, это самая старая из когда-либо наблюдавшихся звезд,» — добавляет Лоренцо Монако (Lorenzo Monaco, ESO, Чили), также участвовавший в исследованиях.
Очень неожиданным является и недостаток лития в SDSS J102915+172927. Столь старая звезда должна иметь химический состав, похожий на состав Вселенной вскоре после Большого Взрыва, где должны присутствовать еще некоторые металлы. Однако исследователи выяснили, что процент лития в данной звезде по меньшей мере в пятьдесят раз ниже, чем предполагаемое содержание этого элемента в веществе, образовавшемся в результате Большого Взрыва.
«Остается загадкой, каким образом литий, образовавшийся сразу после рождения Вселенной, разложился внутри этой звезды,» – говорит Бонифацио.
Исследователи отмечают, что найденная странная звезда, вероятно, не единственная. «Мы обнаружили еще несколько звезд, у которых содержание металлов может быть примерно таким же, или даже ниже, чем в SDSS J102915+172927. Сейчас мы планируем исследовать их с помощью VLT, чтобы убедиться так ли это на самом деле,» — заключает Каффау.
Подробности
1. Звезда находится в каталоге Слоановского (Sloan Digital Sky Survey, или SDSS). Числовой идентификатор звезды отражает положение объекта в небе.
2. Согласно распространенным теориям звездообразования звезды с такими низкими массами, как у SDSS J102915+172927 (около 0.8 массы Солнца или меньше) могли образоваться только после того, как взрывы Сверхновых обогатили межзвездное пространство металлами до уровня, превышающего некоторое критическое значение. Это объясняется тем, что более тяжелые элементы действуют, как «хладоагенты», помогая высвечиванию тепла из газовых облаков, которые затем могут коллапсировать и образовывать звезды. Без этих металлов тепловое давление газа было бы слишком сильным, а притяжение облака оказалось бы слишком слабым, чтобы преодолеть газовое давление и заставить облако коллапсировать. В частности одна из теорий считает главными охладителями углерод и кислород, а в SDSS J102915+172927 содержание углерода ниже того минимума, который необходимым для того, чтобы охлаждение было эффективным.
3.«X-shooter» и UVES — спектрографы VLT. Эти приборы предназначены для расщепления света от небесных объектов на составные цвета для детального анализа химического состава этих тел. «X-shooter» способен единовременно, за одну экспозицию регистрировать очень широкий диапазон длин волн в спектре объекта (от ультрафиолетового до ближней инфракрасной области). UVES (The Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph) – это ультрафиолетовый и визуальный спектрограф высокого разрешения.
4. У звезды 1327-2326, открытой в 2005 г., самое низкое из известных содержание железа, но она богата углеродом. Звезда, исследованная в представленной работе, имеет самый низкий процент металлов, причем в рассмотрение включены все химические элементы тяжелее гелия.
5. Телескопы ESO внесли глубокий вклад в открытие большинства звезд, бедных металлами. Некоторые из ранее полученных результатов нашли отражение в пресс-релизах eso0228 и eso0723. Представленная работа свидетельствует о том, что наблюдения с помощью телескопов ESO позволили астрономам еще на один шаг приблизиться к открытию первого поколения звезд.
6. Первичный нуклеосинтез – это процесс образования химических элементов, содержащих больше одного протона, через несколько мгновений после Большого Взрыва. Этот процесс продолжается в течение очень короткого времени и приводит к образованию не только водорода, гелия и лития, но и других, более тяжелых элементов. Теория Большого Взрыва предсказывает, и наблюдения подтверждают это предсказание, что в общей массе первичного вещества было примерно 75% водорода, 25% гелия и незначительное количество лития.
Об исследовании
Данное исследование представлено в статье «An extremely primitive halo star», которая появилась в выпуске журнала «Nature» за 1 сентября 2011.
Группа состоит из Элизабетты Каффау (Elisabetta Caffau, Zentrum fur Astronomie der Universitat Heidelberg [ZAH], Germany; GEPI — Observatoire de Paris, Universite Paris Diderot, CNRS, France [GEPI]), Пьеркарло Бонифацио (Piercarlo Bonifacio, GEPI), Патрика Франсуа (Patrick Francois, GEPI; Universite de Picardie Jules Verne, Amiens, France), Луки Сбордоне (Luca Sbordone, ZAH, Max-Planck Institut fur Astrophysik, Garching, Germany; GEPI), Лоренцо Монако (Lorenzo Monaco, ESO, Chile), Моники Спит (Monique Spite, GEPI), Франсуа Спита (Francois Spite, GEPI), Ганса Людвига (Hans-G. Ludwig, ZAH; GEPI), Роже Кейреля (Roger Cayrel, GEPI), Симоны Заггиа (Simone Zaggia, INAF, Osservatorio Astronomico di Padova, Italy), Франсуа Хаммера (Francois Hammer, GEPI), Софии Рандич (Sofia Randich, INAF, Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Firenze, Italy), Паоло Моларо (Paolo Molaro, INAF, Osservatorio Astronomico di Trieste, Italy), и Ванессы Хилл (Vanessa Hill, Universite de Nice-Sophia Antipolis, Observatoire de la Cote d’Azur, CNRS, Laboratoire Cassiopee, Nice, France).
ESO, Европейская Южная Обсерватория – ведущая межгосударственная астрономическая организация Европы и наиболее продуктивная астрономическая обсерватория в мире. Ее деятельность поддерживается усилиями ученых 15 стран: Австрии, Бельгии, Бразилии, Чешской республики, Дании, Франции, Финляндии, Германии, Италии, Нидерландов, Португалии, Испании, Швеции, Швейцарии и Соединенного Королевства.
ESO проводит в жизнь масштабную программу проектирования, строительства и эксплуатации мощных наземных инструментов, позволяющих астрономам выполнять важнейшие научные исследования. ESO также играет ведущую роль в инициировании и организации международного сотрудничества в астрономических исследованиях.
ESO ведет работу в трех уникальных наблюдательных пунктах в Чили: Ла Силья, Параналь и Чахнантор. На горе Параналь, в самой совершенной в мире астрономической обсерватории для наблюдений в видимом свете, установлен Очень Большой Телескоп ESO (The Very Large Telescope, VLT) и два обзорных телескопа.
Телескоп VISTA работает в инфракрасной области и является крупнейшим в мире телескопом для выполнения обзоров неба; обзорный телескоп VLT (VLT Survey Telescope) — крупнейший инструмент, предназначенный для обзоров неба в видимой области спектра.
ESO – европейский партнер в революционном проекте телескопа ALMA, самого большого из существующих астрономических инструментов. Сейчас ESO планирует строительство 40-метрового Европейского Сверхкрупного Телескопа для оптического диапазона и ближнего ИК диапазона (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope, E-ELT), который станет «самым большим в мире глазом, смотрящим в небо».
Submitted by Ivan
