Вначале Вселенная была настолько горячей и настолько плотной, что свет не мог распространяться далеко. Фотоны испускались, рассеивались и поглощались так же быстро, как фотоны в сердце самых ярких звезд. Но со временем космос расширился и остыл до такой степени, что стал прозрачным, и сияние Большого взрыва могло пересекать пространство и время в течение миллиардов лет. Мы до сих пор видим его как микроволновый космический фон. По мере расширения Вселенной она становилась темной, заполняясь только теплыми облаками водорода и гелия. Со временем эти облака рухнули, образовав первые звезды, и свет снова наполнил небеса.
Ни одна из звезд, которые мы видим сегодня, не была среди тех первых звезд. Современные звезды богаты такими элементами, как углерод и железо. Более тяжелые элементы образуются только в звездных ядрах и других астрофизических процессах. Первые звезды мы делали только из водорода и гелия. Должно быть, это были огромные звери с мимолетной жизнью, закончившейся яркими взрывами сверхновых. Остались только их остатки. Было несколько поисков этих первых звезд в глубоком небе, но мы до сих пор их не видели. Есть некоторые косвенные свидетельства о них в далекой Вселенной, но их света мы пока не видели. Теперь новое исследование утверждает, что Римский космический телескоп Нэнси Грейс может запечатлеть их умирающее сияние.
Формально известный как Широкоугольный инфракрасный обзорный телескоп (WFIRST), Римский космический телескоп планируется запустить в конце 2026 года. Как и JWST, он будет наблюдать за космосом в инфракрасном диапазоне, но Роман будет иметь более широкое поле зрения. Это позволит ему лучше находить сильно смещенный в красную сторону свет первых звезд. Однако авторы отмечают, что, учитывая небольшой срок жизни этих первых звезд, Роман вряд ли будет наблюдать их напрямую. Вместо этого они предлагают искать доказательства существования этих звезд, когда они поглощаются черной дырой.
В частности, команда предлагает искать так называемые приливные разрушения (TDE). Когда звезда проходит рядом с черной дырой, гравитационные приливные силы черной дыры могут разорвать звезду на части. В результате остатки звезды могут быть разбросаны по большой дуге. Этот процесс занимает время и создает поток нагретого газа. Авторы смоделировали спектры излучения этого газа для звезды первого поколения и обнаружили, что они обладают уникальной сигнатурой, которая сохраняется в течение значительного периода времени. Большая часть света от такого TDE будет излучаться в сильном ультрафиолетовом диапазоне, но, поскольку они будут происходить при космическом красном смещении около z = 10, свет, который мы видим, будет сдвинут в инфракрасную область, что сделает его наблюдаемым с помощью JWST и римского телескопа. Космический телескоп.
Авторы отмечают, что скорость возникновения TDE для звезд первого поколения зависит от нескольких факторов, но, учитывая разумные оценки, Роман мог бы ожидать увидеть десятки таких TDE в год. Итак, через несколько лет мы, возможно, наконец сможем запечатлеть последний угасающий свет первых звезд.
Ссылка: Чоудхури, Рудрани Кар и др. «Обнаружение звезд населения III посредством приливных потрясений в эпоху JWST и Романа». препринт архива arXiv:2401.12752 (2024).
