Ядро нашего Млечного Пути полно звезд. Недавно астрономы сообщили, что она содержит по крайней мере одну древнюю звезду, образовавшуюся за пределами нашей галактики. Теперь международная исследовательская группа сообщает, что обнаружила там группу очень молодых особей. Их присутствие переворачивает представления о рождении звезд в этой густонаселенной области космоса.
Эти звездные дети живут в плотном скоплении, называемом «ядерным звездным скоплением» (НСК). Она находится на расстоянии около 27 000 световых лет от нас и окружает область, в которой находится сверхмассивная черная дыра Стрелец А*. Наблюдатели уже давно считают НБК одной из самых древних частей Галактики. Доказательство этого требует детальных наблюдений за звездным населением в ядре. Но изучить этот регион несколько сложно, по крайней мере визуально. Это из-за плотных облаков газа и пыли, закрывающих обзор. Кроме того, густое население звезд затрудняет различение их характеристик.
Одной из таких характеристик является возраст, который не всегда легко определить. Поскольку астрономы хотят узнать больше о времени жизни звезд в ядре галактики, лучший способ узнать, сколько им лет, — это посмотреть на то, что называется их «металличностью». Как правило, старые, как правило, более бедны металлами, тогда как молодые более богаты металлами. Недавние наблюдения обнаружили там несколько очень молодых звезд с очень высокой металличностью. Это признак того, что вещи в ядре не всегда такие, какими кажутся.
Изучение ядерного звездного скопления
Команда астрономов из Лундского университета в Швеции использовала телескоп Кек II на Гавайях, чтобы получить инфракрасные спектры звезд, входящих в НСК, чтобы определить их возраст и металличность. Предыдущие наблюдения намекали на то, что по крайней мере три члена скопления могут быть необычно молодыми в регионе, где обычно преобладают пожилые люди. «Теперь мы можем подтвердить это», — сказала Ребекка Форсберг, аспирантка Лунда и член исследовательской группы. «В нашем исследовании мы смогли датировать три из этих звезд относительно молодыми, по крайней мере, с точки зрения астрономов, возрастом от 100 миллионов до примерно 1 миллиарда лет. Это можно сравнить с Солнцем, которому 4,6 миллиарда лет».
Три звезды, которые они тщательно изучили, содержат удивительно большое количество тяжелых элементов, включая железо. Их металличность является мерой того, сколько элементов тяжелее водорода и гелия они содержат. Звезды с низким содержанием металлов обычно рождаются на ранних этапах истории галактики (или в ранней Вселенной). Те, которые богаты металлами, содержат материалы, выделяющиеся из более старых, когда они умирают, включая такие тяжелые элементы, как кальций и железо. Само скопление демонстрирует диапазон металличности, а самые молодые из них содержат наибольшее количество железа.
Металличность и звезды
Астрономы начали изучать звездообразование на НСК еще в середине 1990-х годов. Большинству его звезд, вероятно, не менее пяти миллиардов лет или даже больше. Обычно можно было бы ожидать, что рождение звезд там уже давно прекратилось из-за влияния близлежащей черной дыры и других факторов. Но эти молодые люди сбивают картину. Они пришли из недавних эпизодов рождения звезды. Понимание того, как это произошло, дает важные подсказки о составе звездообразующих материалов в ядре Галактики и может даже рассказать о том, как сформировался сам Млечный Путь. А поскольку подобные скопления существуют и в других галактиках, понимание того, как сформировалось наше, могло бы объяснить то, что произошло в других местах.
Существует несколько теорий о создании ядерных звездных скоплений. Во-первых, на ранних этапах истории галактики сформировались шаровые скопления, которые по спирали проникли в ядро галактики. Там они превратились в ядерные звездные скопления. Другая идея заключается в том, что их звездное население сформировалось «на месте» по мере развития галактики. Любая идея могла бы объяснить центральное скопление нашей Галактики. Чтобы выяснить это, нужно посмотреть на химический состав (т. е. металличность) звезд скопления, поскольку он коррелирует с тем, когда и где они образовались.
Определение металличности в ядре галактики
Команда Лунда сняла инфракрасные спектры членов скопления, которые выявили большие различия в металличности между старшими и младшими членами. Три самых молодых из них с высокой металличностью указывают на то, что они, вероятно, сформировались внутри Млечного Пути в течение последних нескольких сотен миллионов лет. Интересно, что даже эти три металла отличаются друг от друга по содержанию металлов. Это означает, что они образовались в облаках, которые сами по себе имели различное содержание более тяжелых элементов.
Интересно, что тот, у кого самая низкая металличность из трех, может быть так называемым «синим отставшим». Это звезда, которая могла бы быть намного старше, но украла массу у ближайшего спутника. Этот дополнительный материал может заставить его выглядеть моложе, чем он есть на самом деле. Дальнейшие наблюдения могут подтвердить, является ли это новой звездой или самозванцем.
Железо как индикатор эволюции галактики
Тяжелый элемент железа представлял особый интерес для команды. Этот элемент является важным ключом к продолжающейся эволюции галактики. Железо — самый тяжелый элемент, который массивная звезда может «приготовить» внутри своей ядерной печи. Когда она взрывается как сверхновая, железо и другие тяжелые элементы (такие как кальций, углерод, никель и другие) разлетаются в космос. Со временем этот материал смешивается с облаками газа и пыли, в которых может произойти рождение звезд. Итак, самые старые, бедные металлами звезды в любой галактике (да и во Вселенной) — это те, которые сформировались на ранних стадиях. Но более молодые, которые появляются позже, более богаты тяжелыми элементами, потому что они образуются в обогащенных металлами облаках газа и пыли.
Этот процесс рождения и смерти звезд разворачивался в ядерном звездном скоплении в центре нашей Галактики. И это распространило более тяжелые элементы по всему региону. «Очень широкий разброс уровней железа [in the cluster] может указывать на то, что самые внутренние части галактики невероятно неоднородны, то есть несмешаны», — сказал Брайан Торсбро, ведущий исследователь и астроном Лунда. «Это то, чего мы не ожидали, и оно говорит не только о том, как выглядит центр галактики, но и о том, как могла выглядеть ранняя Вселенная».
Инфракрасные спектральные исследования звезд в центре Млечного Пути, проводимые Лундским университетом, безусловно, будут распространены на другие звездные популяции. Эти будущие наблюдения должны дать ответы на вопрос, почему астрономы обнаружили широкий диапазон содержания металлов в звездах в этой плотно упакованной области Галактики.
Для дополнительной информации
Астрономы определили возраст трех загадочных молодых звезд в центре Млечного Пути
Широкий диапазон металличности звезд тридцатого возраста в ядерном звездном скоплении
