Перші надновіки Всесвіту могли бути потужними, асиметричними струменями

Коли справа доходить до історії Всесвіту, з'ясування того, як ми отримали те, що існує в даний час в основі нашого розуміння того, що найперші умови були щось весело наукової головоломки, якщо фраза "весело наукових головоломки" перекладається на " Оскільки наше розуміння формування зірок покращилося, ми розділили зірки на три основні категорії, засновані на кількості металів, які вони містять.

Виходячи з нашого сучасного розуміння Великого Вибуху, двома основними створеними елементами були водень (76%) і гелій (24%), з невеликими слідами літію і берилію. Більш важких елементів ще не було. Сьогодні, однак, поширені елементи, важче берилію. (В астрономії щось вище на періодичній таблиці, ніж водень або гелій вважається металом.) Питання в тому, як ми отримали від середовища після Великого Вибуху, в якій метали були, але не існували, до нашого поточного всесвіту?

Нинішня переважаюча теорія в астрономії полягає в тому, що в ранньому Всесвіті панували величезні зірки, про які практично не говорили металів. Ці зірки називаються зірками населення III. Їх ще треба безпосередньо спостерігати. Вважається, що зірки населення III були надзвичайно нестабільними, тривалість життя яких вимірювалася сотнями тисяч до мільйонів років. Величезний тиск і умови в основі цих зірок створили елементи з більш високим номером на таблиці Менделєєва. Коли вони перейшли на сверхнову, вони посіяли ці метали по всьому Всесвіту, висадив насіння всесвіту, який ми бачимо навколо нас сьогодні.

Зірки населення III ще не були безпосередньо спостережені. Вони існували майже відразу після Великого вибуху, а космічний телескоп Джеймса Вебба призначений для пошуку доказів їхнього формування. Але ми знайшли потенційних кандидатів для їхніх наступників, так званих зірок населення II. Зірки населення II є зірками, які мають набагато менше металу в них, ніж більш свіжі зірки, які ми бачимо сьогодні навколо нас, але містять більше металу, ніж їхні гіпотетичні попередники-популяції III. Однією з таких зірок є HE 1327-2326, зірка з 0,8 сонячними масами і всього 1 / 400,000 як багато заліза в своєму ядрі, як наше власне Сонце.

Тут все цікаво. Астрономи Рана Ездедін і Анна Фребель провели дослідження того, як HE 1327-2326 успадкував свої метали на основі його поточної спектрографічної підпису. (Frebel відкрив HE 1327-2326 ще в 2005 році). Те, що робить HE 1327-2326 цікавим, полягає в тому, що він містить незвичайну кількість цинку - набагато більше, ніж дослідники змогли розраховувати на використання стандартних, симетричних моделей наднових.

«Коли зірка вибухає, частина цієї зірки всмоктується в чорну діру, як пилосос», - говорить Анна Фребель, доцент кафедри фізики в MIT і член Інституту астрофізики і космічних досліджень ім. Тільки тоді, коли у вас є якийсь механізм, як струмінь, який може витягувати матеріал, ви можете спостерігати цей матеріал пізніше в зірці наступного покоління. І ми вважаємо, що саме тут могло статися.

"Це перше спостереження, яке свідчить, що така асиметрична наднова відбувалася у ранньому Всесвіті", - додає головний автор дослідження MIT postdoc Рана Ездедін. "Це змінює наше розуміння того, як перші зірки вибухнули".

Ідея про те, що наднові можуть вибухати асиметрично, була запропонована як засіб пояснення того, як наднові зірки типу II часто видаляють компактний об'єкт з високою швидкістю. Фізика того, як саме ці ранні зірки матимуть супернову, невизначена, тому що ми не маємо жодних зірок популяції III, щоб перевірити. Деякі теорії припускають, що їхня бідність до металів дозволила їм бути набагато, набагато більшою, ніж зірки сьогодні, з відповідно меншими термінами життя. Розуміння того, як вони померли, і спосіб поширення матеріалу в процесі розповідає про умови раннього Всесвіту.

З більш ніж 10 000 моделювань жоден з симетричних вибухів не дав зірки з сильним цинковим підписом HE 1327-2326. Асиметрична наднова з первинним струменем, з іншого боку, робить. Загальна енергія, випущена під час вибуху, оцінюється приблизно в 1 мільйон (1030) разів, ніж бомба Хіросіми.

"Ми виявили, що ця перша супернова була набагато енергійнішою, ніж думали раніше, приблизно в п'ять-десять разів більше", - каже Ездедін. "Насправді, попередня ідея існування диммерної наднової для пояснення зірок другого покоління може скоро скоротитися."

Якщо Frebel і Ezzeddine є правильними, деякі з наших припущень про те, як перші зірки посіяли важкі елементи, може знадобитися переосмислити. Вибухи, які народили будівельні блоки ранніх галактик, можуть посіяти «первозданними» хмарами водню і гелію металами, що полегшило формування наступного покоління зірок популяції II, сприяючи загальному поширенню важких металів у всьому Всесвіті. і, врешті-решт, посів матеріал, з якого злився наш Сонце.