|
Охота за первыми звездами во Вселенной
|
|
|
|
Предстоящий римский телескоп НАСА имени Нэнси Грейс может использовать ужасную гибель звезд, разорванных на части черными дырами, для поиска первой популяции звездных тел во Вселенной. Эти ранние звезды, называемые (несколько сбивчиво) звездами третьей популяции (Pop III), сильно отличались от Солнца и других звезд, наблюдаемых в космосе сегодня. Это потому, что Вселенная еще не была заполнена "металлами" - термином, который астрономы используют для описания элементов тяжелее водорода и гелия. Звезды Pop III возникли всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва и были "бедны металлами", поскольку состояли в основном из водорода и гелия. Также считалось, что они намного крупнее и горячее Солнца. Это означает, что Pop III израсходовал свое топливо для ядерного синтеза быстрее, чем звезды меньшего размера, и такое короткое время жизни делает их неуловимыми мишенями для астрономов.
|
|
|
|
Поскольку эти самые ранние звезды ответственны за создание металлов, которые станут строительными блоками следующего поколения звезд с меньшим содержанием металлов, их изучение является ключом к пониманию космической эволюции. Новое исследование предполагает, что римский телескоп Нэнси Грейс (или сокращенно Роман), который планируется запустить в 2027 году, может обладать уникальным способом для этого. Вместо того чтобы искать неповрежденные звезды Pop III, Роман будет искать то, что от них осталось после того, как они оказались слишком близко к черным дырам и были уничтожены в результате событий, которые астрономы называют приливными разрушениями, или TDE. "Поскольку мы знаем, что черные дыры, вероятно, существовали в эти ранние эпохи, их обнаружение в тот момент, когда они поглощают эти первые звезды, может дать нам наилучший шанс косвенно обнаружить звезды Pop III", - сказал член исследовательской группы и ученый из Йельского университета Приямвада Натараджан в своем заявлении.
|
|
|
Когда звезда проходит вблизи черной дыры, огромное гравитационное воздействие, с которым она сталкивается, порождает внутри нее огромные приливные силы. Это приводит к тому, что звезда сжимается по горизонтали, одновременно растягиваясь по вертикали. Вещество, из которого состоит звезда, превращается в "лапшу" из звездного вещества в процессе, называемом "спагеттификацией". Однако вещество, из которого когда-то состояла обреченная звезда, не может сразу попасть в черную дыру. Вместо этого оно собирается в сплющенное облако вокруг черной дыры, называемое аккреционным диском. Когда этот материал вращается по спирали вокруг черной дыры и приближается к ней, он нагревается, испуская свечение, которое в некоторых случаях можно увидеть за миллиарды световых лет. Сами по себе TDE являются временными явлениями. Это означает, что при разрушении звезды происходит короткая, но интенсивная вспышка в рентгеновском, радио-, ультрафиолетовом и оптическом диапазонах длин волн. Именно так появляются TDE в локальной Вселенной, где звезд Pop III больше не существует. Но эти бурные события выглядят совсем по-другому, если смотреть на них с огромного расстояния в 13 миллиардов световых лет или около того.
|
|
|
|
Это связано с тем, что по мере распространения света от этих событий расширение пространства приводит к удлинению его длины волны, перемещая его в инфракрасную часть спектра — явление, называемое "красным смещением". Кроме того, временная природа TDE меняется по мере того, как их свет распространяется по космосу. Это связано с тем, что красное смещение приводит к тому, что TDE, разрушающий Pop III, становится ярче в течение сотен или тысяч дней, а затем исчезает в течение периода времени, равного десятилетию. "Временные рамки эволюции TDE Pop III очень велики, и это одна из особенностей, которая может отличать TDE Pop III от других переходных процессов, включая сверхновые и TDE звезд текущего поколения, таких как наше Солнце", - сказал руководитель исследовательской группы Рудрани Кар Чоудхури, научный сотрудник Университета Гонконга. По словам членов команды, Roman, обеспечивая панорамное поле зрения на космос, которое в 200 раз больше, чем у космического телескопа "Хаббл", и исследуя небо в 1000 раз быстрее, чем этот ионный телескоп, должен стать идеальным инструментом для обнаружения этих ранних TDE. Несмотря на то, что космический телескоп НАСА имени Джеймса Уэбба (JWST) обладает мощностью, необходимой для наблюдения этих отдаленных и ранних TDE, его поле зрения также намного меньше, чем у Roman.
|
|
|
|
Это означает, что он не так эффективен для обнаружения TDE, как будущий космический телескоп. Особенно многообещающим в поиске уничтоженных звезд Pop III будет исследование Roman's High Latitude Wide Area, которое позволит получить обзор неба на 2000 квадратных градусов за пределами плоскости Млечного Пути. "Roman может проникать очень глубоко и при этом охватывать очень большую область неба", - сказала член команды Джейн Дай, профессор астрофизики в Университете Гонконга. "Это то, что необходимо для обнаружения значимой выборки этих TDE". Это не означает, что JWST не будет играть никакой роли в поиске TDE с участием звезд Pop III. Когда Роман заметит такое явление, мощный инфракрасный телескоп JWST сможет увеличить изображение и использовать свои спектроскопические приборы для определения присутствия металлов. Это позволит определить, действительно ли TDE предполагает уничтожение звезды Pop III. "Поскольку эти звезды состоят только из водорода и гелия, мы не увидим никаких металлических линий в спектре объектов, тогда как в спектрах TDE обычных звезд мы можем видеть различные металлические линии", - сказал Кар Чоудхури. Таким образом, эта команда в составе Романа и JWST смогла раскрыть секреты самых ранних звезд Вселенной и того, как они повлияли на эволюцию следующих поколений звезд и галактик, в которых они находятся.
|
|
|
|
Источник
|
