"Согласно космологии Большого взрыва, нуклеосинтез не приводит к образованию тяжелых элементов из-за быстрого уменьшения плотности и температуры по мере расширения Вселенной", - говорит астроном Юдзуру Йошии из Токийского университета и его коллеги. Это привело к немедленной интерпретации того, что тяжелые элементы, наблюдаемые в различных объектах во Вселенной, синтезируются в недрах массивных звезд и выбрасываются сверхновыми.
Следовательно, первое поколение звездных объектов, названное населением III, должно быть массивными звездами, рожденными из газа первозданного состава, состоящего почти исключительно из водорода и гелия.
"Если бы функция начальной массы гипотетических звезд Популяции III простиралась до масс вплоть до 1 солнечной массы, их время жизни было бы таким же долгим, как возраст Галактики, и они дожили бы до наших дней."
"Вопреки ожиданиям, несмотря на огромные усилия ученых, предпринятые за последние четыре десятилетия, нигде в Галактике не было найдено ни одной звезды без каких-либо металлов."
"Взрывы сверхновых с парной нестабильностью происходят, когда фотоны в центре звезды спонтанно превращаются в электроны и позитроны - положительно заряженный антиматериальный аналог электрона", - добавили астрономы.
"Это превращение снижает радиационное давление внутри звезды, что позволяет гравитации преодолеть его и приводит к коллапсу и последующему взрыву".
"В отличие от других сверхновых, эти драматические события не оставляют после себя звездных остатков, таких как нейтронная звезда или черная дыра, а выбрасывают весь свой материал в окружающее пространство".
"Есть только два способа найти доказательства их существования. Первый - это поймать сверхновую с парной нестабильностью в момент ее возникновения, что является крайне маловероятным событием. Другой способ - определить их химическую сигнатуру по материалу, который они выбрасывают в межзвездное пространство".
Для своего исследования авторы изучили результаты предыдущего наблюдения, проведенного 8,1-метровым телескопом Gemini North с помощью спектрографа Gemini Near-Infrared Spectrograph (GNIRS).
Спектрограф разделяет свет, излучаемый небесными объектами, на составляющие его длины волн, которые несут информацию о том, какие элементы содержат объекты. Однако определить количество каждого из присутствующих элементов - дело непростое, поскольку яркость линии в спектре зависит от многих других факторов, помимо обилия элемента.
"Для меня было очевидно, что кандидатом на сверхновую будет парная нестабильная сверхновая звезда популяции III, в которой взрывается вся звезда, не оставляя после себя никаких остатков", - сказал доктор Йошии. "Я был рад и несколько удивлен, обнаружив, что сверхновая с парной нестабильностью звезды с массой, примерно в 300 раз превышающей массу Солнца, дает соотношение магния и железа, которое согласуется с низким значением, полученным нами для квазара".
Результаты работы команды дают наиболее четкое представление о сверхновой с парной нестабильностью, основанное на чрезвычайно низком соотношении магния и железа, представленном в ULAS J1342+0928.
Если это действительно свидетельство одной из первых звезд и остатки сверхновой с парной нестабильностью, то это открытие поможет дополнить нашу картину того, как материя во Вселенной превратилась в то, чем она является сегодня, включая нас.
"Теперь мы знаем, что искать; у нас есть направление", - сказал доктор Тимоти Бирс, астроном из Университета Нотр-Дам.
"Если это произошло локально в самой ранней Вселенной, что и должно было произойти, то мы ожидаем найти доказательства этого".
Результаты исследования опубликованы в журнале Astrophysical Journal.
Источники: Astrophysical Journal
1. (https://www.sci.news/astronomy/population-iii-star-supernova-11237.html)
Новости