Художественная интерпретация взрыва, породившего необычную звезду, обнаружена на расстоянии 13 000 световых лет от Земли и может указывать на новый способ гибели звезд. Фото: Чикагский университет/SDSS-V/Мелисса Вайс.
Ученые нашли звезду, не похожую ни на одну другую зарегистрированную, и это может изменить наше понимание того, как умирают звезды.
Эта необычная звезда, расположенная на расстоянии 13 000 световых лет от нас, имеет элементный состав, который позволяет предположить, что она образовалась после взрыва более массивной звезды, который, похоже, не объясняет ни одна существующая теория. Согласно всему, что мы знаем, первоначальная звезда вместо этого должна была превратиться в черную дыру.
Это открытие может изменить наше представление о том, как взрываются звезды и как образуются некоторые более тяжелые элементы. Это также помогает нам лучше понять, как могло выглядеть первое поколение звезд во Вселенной.
«Это открывает новое окно в то, как умирают самые массивные звезды во Вселенной, а, следовательно, и в то, как создаются элементы во Вселенной», — сказал Алекс Джи, доцент кафедры астрономии и астрофизики Чикагского университета и первый автор исследования. Статья размещена на сервере препринтов arXiv и должна быть опубликована 22 января в The Astrophysical Journal Letters.
«Все в этом было странно»
С тех пор, как Субраманьян Чандрасекхар впервые показал, что звезды не живут вечно, а могут умереть, ученые начали разгадывать, как это может происходить с разными типами звезд.
Сегодня ученые считают, что звезды не только постоянно взрываются, но и что это один из основных способов создания всех элементов во Вселенной тяжелее водорода и гелия.
Эти взрывы, также называемые сверхновыми, настолько мощны, что могут рекомбинировать элементы для создания новых. В результате из облака оставшихся элементов в конечном итоге формируются новые звезды.
Ученые могут определить, какие элементы содержатся в звезде, глядя на излучаемый ею свет, поэтому, тщательно измеряя состав многих звезд, они могут реконструировать типы взрывов, которые, вероятно, им предшествовали.
Но, изучая данные Слоановского цифрового обзора неба, Джи и его команда заметили звезду, у которой, казалось, были необычные показания. Для более детального изучения они использовали Магелланов телескоп в Чили. Они сразу же увидели, что она отличается от любой ранее зарегистрированной звезды.
«Все в этом было странным», — сказал Джи. «Элементов, которых обычно у вас больше, таких как углерод и натрий, очень мало, тогда как других элементов, таких как железо и цинк, очень много».
Это указывает на фундаментальное различие в том, как возникла эта звезда. Это указывает на то, что он родился в результате взрыва совсем другого типа, чем каталогизировали ученые ранее.
Многие элементы во Вселенной тяжелее водорода и гелия создаются в сверхновых. Фото: Чикагский университет/SDSS-V/Мелисса Вайс.
«Мы просмотрели очень много типов моделей сверхновых, но ни одна из них не совпадала», — сказала Санджана Кертис, бывший научный сотрудник в Калифорнийском университете в Чикаго, а теперь в Калифорнийском университете в Беркли и второй автор статьи.
В частности, количество железа позволяет предположить, что взорвавшаяся звезда была довольно массивной — вероятно, примерно в 80 раз больше массы нашего Солнца. «Но согласно лучшей теории, которая у нас есть на данный момент, звезда с такой массой должна превратиться в черную дыру, а не взорваться», — сказал Кертис. «Поэтому пока не существует существующей модели того, как это могло произойти.
«Это намекает на то, что нам могут понадобиться более совершенные теории физики сверхновых и, возможно, даже более совершенные теории самой звездной эволюции», — сказала она.
Звездная археология
Насколько могут судить ученые, родительская звезда, вероятно, принадлежала к одному из первых поколений звезд во Вселенной. После взрыва оставшиеся обломки в конечном итоге объединились во второе поколение звезд, одна из которых упала в Млечный Путь, где Джи, Кертис и их коллеги измерили ее состав.
Как мог выглядеть этот взрыв? Все, что мы можем сказать, это его элементный состав, но Джи считает, что этот взрыв, вероятно, выглядел явно асимметричным, когда он произошел. «Мы считаем, что одна вещь, которая заставляет массивные звезды взрываться, — это энергия, выделяющаяся в струях», — объяснил он.
Но одно можно сказать наверняка: это был очень мощный взрыв.
«Мы думаем, что возможно, что он мог быть достаточно энергичным, чтобы взорвать целую галактику, пусть даже небольшую», — сказал Цзи.
Помимо предположения о новом типе сверхновых, это открытие дает дразнящий намек на потерянное первое поколение звезд во Вселенной.
«Эти ранние звезды умерли очень быстро», — сказал Кертис. «Даже космический телескоп Джеймса Уэбба, самый мощный телескоп, который у нас есть, не может увидеть сами эти самые ранние звезды, поэтому мы смотрим на это второе поколение. Это похоже на археологию звезд».
Если ученые смогут найти больше этих необычных звезд второго поколения, это может помочь доказать теории о звездах первого поколения и о том, насколько они массивны.
Ученые заявили, что они начали называть эту странность «звездой Барбенгеймера» в честь популярного названия двойного фильма из фильмов «Барби и Оппенгеймер», премьера которых состоялась этим летом, в то время, когда ученые ломали голову над взорвавшейся звездой. «Он подходит для «Барби», потому что он впечатляет, и для «Оппенгеймера», потому что, как и ядерное деление, он создает новые элементы», — сказал Цзи.
Информация от: Чикагским университетом
