Первые сверхновые Вселенной, возможно, были мощными, асимметричными

Когда дело доходит до истории вселенной, выяснение того, как мы получили то, в чем мы существуем в настоящее время, на основе нашего понимания того, какими были самые ранние условия, является чем-то вроде забавной научной головоломки, если фраза «забавная научная головоломка» переводится как « Основная область исследования, которую вы можете посвятить целой жизни ». По мере того, как наше понимание звездообразования улучшилось, мы разделили звезды на три основные категории в зависимости от количества металла в них.

Основываясь на нашем современном понимании Большого взрыва, были созданы два основных элемента - водород (76 процентов) и гелий (24 процента) с незначительными следами лития и бериллия. Тяжелых элементов еще не было. Однако сегодня элементы, более тяжелые, чем бериллий, являются обычным явлением. (В астрономии все, что находится в периодической таблице выше, чем водород или гелий, считается металлом.) Вопрос в том, как мы попали в среду после Большого взрыва, в которой металлы практически отсутствовали, в нашу нынешнюю вселенную?

В настоящее время в астрономии преобладает теория о том, что в ранней Вселенной доминировали огромные звезды, в которых практически не было металлов, о которых можно было бы говорить. Эти звезды известны как звезды населения III. Их еще предстоит непосредственно наблюдать. Звезды населения III, как полагают, были чрезвычайно нестабильны, с продолжительностью жизни, измеряемой от сотен тысяч до миллионов лет. Огромное давление и условия в ядре этих звезд создали элементы с более высоким номером в периодической таблице. Когда они стали сверхновыми, они посеяли эти металлы по всей вселенной, посадив семена вселенной, которые мы видим сегодня вокруг нас.

Звезды населения III еще непосредственно не наблюдались. Они существовали почти сразу после Большого взрыва, и космический телескоп Джеймса Уэбба предназначен для поиска доказательств их образования. Но мы нашли потенциальных кандидатов для их преемников, так называемых звезд Population II. Звезды «Населения II» - это звезды, в которых содержится намного меньше металла, чем в более современных звездах, которые мы видим сегодня вокруг нас, но они содержат больше металла, чем их предполагаемые предшественники «Населения III». Одной из таких звезд является ОН 1327-2326, звезда с 0,8 массами Солнца и всего лишь на 1/400 000 столько же железа в своем ядре, сколько наше Солнце.

Здесь все становится интересно. Астрономы Рана Эззеддин и Анна Фребель провели исследование того, как HE 1327-2326 унаследовал свои собственные металлы на основе его текущей спектрографической подписи. (Фребель обнаружил HE 1327-2326 еще в 2005 году.) Что делает HE 1327-2326 интересным, так это то, что он содержит необычное количество цинка - гораздо больше, чем исследователи смогли объяснить с помощью стандартных симметричных моделей сверхновых.

«Когда звезда взрывается, некоторая часть этой звезды всасывается в черную дыру, как пылесос», - говорит Анна Фребель, доцент физики в Массачусетском технологическом институте и член Института астрофизики и космических исследований им. «Только когда у вас есть какой-то механизм, например, струя, которая может вырвать материал, вы сможете наблюдать этот материал позже в звезде следующего поколения. И мы верим, что именно это и могло произойти здесь ».

«Это первое наблюдательное свидетельство того, что такая асимметричная сверхновая имела место в ранней вселенной», - добавляет постдок MIT Рана Эззеддин, ведущий автор исследования. «Это меняет наше понимание того, как взорвались первые звезды».

Идея о том, что сверхновые могут взорваться асимметрично, была предложена для объяснения того, как сверхновые типа II часто выбрасывают компактный объект с высокой скоростью. Физика того, как именно эти ранние звезды имели бы сверхновую, неясна, потому что у нас нет никаких звезд Популяции III, чтобы исследовать их. Некоторые теории предполагают, что их бедная металлом природа позволяла им быть намного, намного больше, чем звезды сегодня, с соответственно более коротким временем жизни. Понимание того, как они умерли и как они распространили материал в процессе, говорит нам об условиях ранней вселенной.

Из более чем 10000 симуляций ни один из симметричных взрывов не дал звезду с сильной цинковой подписью HE 1327-2326. Асимметричная сверхновая с первичной струей, с другой стороны, делает. Общая энергия, выделяемая при взрыве, оценивается примерно в миллион (что в 1030 раз) больше, чем у бомбы в Хиросиме.

«Мы обнаружили, что эта первая сверхновая была гораздо более энергичной, чем люди думали раньше, примерно в 5-10 раз больше», - говорит Эззеддин. «На самом деле, прежняя идея о существовании диммерной сверхновой для объяснения звезд второго поколения, возможно, скоро придется отойти».

Если Фребель и Эззеддин верны, некоторые наши предположения о том, как первые звезды засевали тяжелые элементы, возможно, придется пересмотреть. Взрывы, которые породили строительные блоки ранних галактик, возможно, привели к образованию «нетронутых» облаков водорода и гелия с металлами, которые значительно облегчили формирование следующего поколения звезд Популяции II, способствуя общему распространению тяжелых металлов по всей вселенной. и, в конце концов, посев материала, из которого соединилось наше Солнце.

Читать далее

Массивный взрыв "Килонова" показывает первое наблюдаемое рождение магнетара

Мы никогда не видели возникновения магнетара, но новое высокоэнергетическое событие на расстоянии нескольких миллиардов световых лет может быть первым - килонова, которая сигнализирует о слиянии двух нейтронных звезд.

SpaceX и НАСА отправляют на МКС 4 астронавтов в рамках первой коммерческой миссии экипажа

После многих лет разработки программа Commercial Crew Program имела успех.

Первым приверженцам компьютеров Mac Apple M1 следует опасаться совместимости

Новые MacBook и Mac mini от Apple произвели фурор, отчасти благодаря новому кремнию внутри них. Однако новая экосистема ARM от Apple не обошлась без проблем роста.

Arctic планирует выпустить первую новую термопасту почти за десятилетие

Arctic (ранее Arctic Cooling), возможно, готовится представить свою первую новую термопасту почти за десятилетие.