Международная группа исследователей обнаружила новый звездный поток, вращающийся вокруг Млечного Пути. Звездный поток, названный C-19, расположен к югу от спирали галактики. Его орбита простирается примерно на 20 000 световых лет от галактического центра в самой близкой точке и на 90 000 световых лет в самой дальней точке. C-19 не виден невооруженным глазом, но он простирается по ночному небу на расстояние, примерно в 30 раз превышающее ширину полной Луны.
Первоначально члены группы обнаружили C-19 в данных, полученных со спутника ЕКА Gaia, используя алгоритм, предназначенный для обнаружения звездных потоков. Чтобы определить происхождение звезд, астрономы использовали несколько инструментов. Среди них спектрограф, установленный на телескопе Gran Telescopio Canarias на Канарских островах, телескоп Gemini North в обсерватории Gemini на Гавайях и, в частности, прибор GRACES (Gemini Remote Access to CFHT ESPaDOnS Spectrograph). Наблюдения показали, что звезды C-19 имеют очень низкую металличность и, следовательно, происходят из древнего звездного скопления, известного как шаровое скопление, что может дать информацию о формировании первых звезд.
C-19 имеет беспрецедентную металличность
Шаровые скопления — это особенно старые скопления звезд, сформировавшиеся в ранней Вселенной. Сегодня мы видим большинство из них в виде звездных потоков, поскольку со временем они были истерты гравитацией галактики. Считалось, что металличность скоплений не должна быть меньше 0,2 %, но C-19 имеет беспрецедентную металличность менее 0,05 %, что ниже, чем когда-либо наблюдалось для звездных скоплений в Млечном Пути или вокруг него. Николя Мартин из Страсбургской астрономической обсерватории, ведущий автор исследования, сказал:
Было неизвестно, существуют ли шаровые скопления с таким малым количеством тяжелых элементов. Некоторые теории даже предполагали, что они вообще не могли образоваться. Согласно другим теориям, все они давно бы исчезли, что делает это открытие ключевым для нашего понимания того, как формировались звезды в ранней Вселенной.
Что означает этот дефицит металлов?
Астрономы используют термин «металлы» для обозначения всех химических элементов тяжелее гелия. Это связано с тем, что большая часть обычной материи во Вселенной состоит из двух самых легких элементов — водорода и гелия. Наше Солнце, взятое за точку отсчета, имеет металличность 0,012. Это означает, что только 1,2% Солнца состоит из элементов тяжелее гелия (в основном кислород, углерод и железо).
Поскольку элементы тяжелее гелия образуются в основном в результате ядерного синтеза в ядрах звезд, в конце их жизни созданные ими тяжелые элементы выбрасываются во Вселенную и включаются в состав новых звезд. В результате старые звезды в ранней Вселенной имеют более низкую металличность, чем молодые. Это объясняется тем, что эти звезды сформировались совсем недавно в гораздо более богатой металлами среде.
Используя спектроскопию высокого разрешения GRACES обсерватории Gemini, исследователи смогли точно измерить химическое изобилие в звездах C-19. Наблюдения показали, что соотношение натрия и магния в звездах C-19 изменяется в три раза. Это характерно для звезд в древних шаровых скоплениях.
Наблюдения, проведенные с помощью Gemini North, позволяют предположить, что скопление должно было сформироваться из поколений очень старых звезд. Открытие того, что этот звездный поток с очень низкой металличностью произошел из шарового скопления, имеет значение для теорий звездообразования, звездных скоплений и галактик в ранней Вселенной. Само существование нити показывает, что шаровые скопления и первые строительные блоки Млечного Пути должны были сформироваться в среде с низким содержанием металлов, прежде чем последующие поколения звезд снабдили Вселенную более тяжелыми элементами. Соисследователь Хулио Наварро из Университета Виктории комментирует: «Теперь мы знаем, что можно изучать самые старые структуры в нашей галактике как окаменелости ранней Вселенной».
Что мы можем обнаружить в будущем?
Международное сотрудничество исследователей и использование данных многих современных научных инструментов привело к появлению новых важных гипотез о структуре, эволюции и формировании Млечного Пути. В будущем, несомненно, будет интересно и дальше использовать инструмент GRACES, результат сотрудничества между Канадой-Францией-Гавайским телескопом (CFHT), обсерваторией Джемини NOIRLab и NRC-Herzberg в Канаде. Это может позволить провести более глубокий спектроскопический анализ этого или других звездных потоков и глубже понять историю нашей галактики. Так же, как и в самой Вселенной.
С полным текстом исследования, опубликованным в журнале Nature, можно ознакомиться .