Принципиальная схема TDE Pop III. В галактике с z ≳ 10 звезда Поп III рассеивается другими звездами и подвергается приливному разрушению MBH. Большая часть запасного материала мусора преобразуется в мощный ветер с исходящей массой 𝑀out=𝑓out𝑀fb, который производит светящуюся оптическую/УФ-вспышку. При z = 0 излучение вспышки смещено в красную сторону до длины волны ближнего ИК-диапазона и может быть обнаружено методами JWST и Roman. Фото: The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad41b7
Недавнее исследование, проведенное исследовательской группой профессора Джейн Лисинь Дай с факультета физики Университета Гонконга (HKU), открыло новый метод обнаружения звезд первого поколения, известных как звезды населения III (Pop III). которые никогда не были непосредственно обнаружены.
Исследование получило широкое признание международного астрономического сообщества, а также благодарность Научного института космического телескопа, который управляет несколькими телескопами НАСА. Эти потенциальные открытия о звездах Pop III обещают раскрыть тайны происхождения Вселенной и обеспечить более глубокое понимание замечательного путешествия от первобытного космоса к миру, в котором мы живем сегодня.
Их результаты недавно были опубликованы в The Astrophysical Journal Letters.
Вскоре после того, как Вселенная возникла в результате Большого взрыва, начали формироваться первые звезды, состоящие в основном из водорода и гелия. Свойства этих звезд первого поколения, Pop III, сильно отличаются от звезд, подобных нашему Солнцу, или даже от тех, которые формируются сегодня. Они были чрезвычайно горячими, гигантскими по размеру и массе, но очень недолговечными.
Звезды Pop III — первые фабрики по синтезу большинства элементов тяжелее водорода и гелия, окружающих нас сегодня. Они также очень важны для формирования последующих поколений звезд и галактик. Однако до сих пор не было убедительных прямых обнаружений звезд Поп III, поскольку эти звезды, образовавшиеся в ранней Вселенной, находились очень далеко и слишком слабы для любого из наших телескопов на земле или в космосе.
Ученые HKU впервые открыли новый метод обнаружения этих первых звезд в ранней Вселенной. Недавнее исследование, проведенное исследовательской группой профессора Дая с факультета физики HKU, предположило, что звезда Поп-III может быть разорвана на куски приливной силой, если она приблизится к массивной черной дыре.
Астрофизики HKU открывают новый метод охоты на первые звезды. Авторы и права: Научный институт космического телескопа/Ральф Кроуфорд.
В таком случае приливного разрушения (TDE) черная дыра питается звездным мусором и производит очень яркие вспышки. Исследователи исследовали сложный физический процесс и продемонстрировали, что эти вспышки могут светить на миллиарды световых лет и достигать нас сегодня. Самое главное, они обнаружили, что уникальные характеристики этих вспышек TDE можно использовать для идентификации существования звезд Поп-III и получения информации об их свойствах.
«Поскольку энергичные фотоны перемещаются с очень большого расстояния, временные рамки вспышек будут растянуты из-за расширения Вселенной. Эти вспышки TDE будут возникать и затухать в течение очень длительного периода времени, что отличает их от TDE. звезд солнечного типа в ближайшей Вселенной», — сказал профессор Дай, главный исследователь и автор проекта.
«Интересно, что растянуты не только временные рамки вспышек, но и их длина волны. Оптический и ультрафиолетовый свет, излучаемый TDE, будет преобразован в инфракрасное излучение при достижении Земли», — доктор Рудрани Кар Чоудхури, научный сотрудник TDE. Добавлен факультет физики HKU и первый автор статьи.
Что делает это открытие еще более захватывающим, так это то, что две флагманские миссии НАСА, недавно запущенный космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) и предстоящий космический телескоп Нэнси Грейс Роман (Роман), имеют возможность наблюдать такое инфракрасное излучение с больших расстояний.
Профессор Прия Натараджан с факультета астрономии и физики Йельского университета и соавтор статьи заявила: «Уникальные способности Романа одновременно наблюдать большую область неба и заглядывать глубоко в раннюю Вселенную делают его многообещающим зондом. для обнаружения вспышек TDE Поп III, что, в свою очередь, послужит косвенным открытием звезд Поп III».
Джанет Чанг, доктор философии. Студент факультета физики Гонконгского университета и соавтор статьи добавил: «Мы ожидаем, что несколько десятков таких событий будут обнаруживаться Романом каждый год, если будет следовать правильной стратегии наблюдения».
Учитывая эти открытия, следующее десятилетие представляет собой значительный потенциал для идентификации этих отдельных источников, что приведет к захватывающим открытиям о звездах Поп-3 и разгадке тайн зарождения Вселенной.
Информация от: Университетом Гонконга
