Бедные железом звезды обеспечивают понимание об очень ранней вселенной где первое поколение звезд и сформированных галактик. Недавнее обнаружение самой бедной железом звезды SMSS J031300.36-670839.3 (SMSS J0313-6708) было большими новостями в начале 2014, специально для астрономов, работающих над так называемой «Галактической археологией».Когда вселенная сначала началась, только легкие элементы, такие как водород и гелий существовали.
Когда эти первые звезды закончили свои короткие, но дикие жизни, вселенная стала обогащенной тяжелыми элементами, которые важны, чтобы сформировать материалы, найденные на Земле, включая людей. Следовательно, бедные железом звезды значительно старше, чем Солнце и родились, когда вселенная только содержала незначительные количества тяжелых элементов.SMSS J0313-6708 – самая бедная железом звезда, когда-либо найденная.
Его спектр испытывает недостаток в железных поглотительных линиях. Предполагаемый верхний предел для его железного изобилия – приблизительно одна десятимиллионная того из Солнца, и его содержание железа – приблизительно сотня времен ниже, чем предыдущий отчет для самой бедной железом звезды.
«Мы получили новости о самой бедной железом звезде с большим волнением», заявляет Ken’ichi Nomoto в Kavli IPMU, «так как эта звезда может быть самым старым отчетом окаменелости и может объяснить неизвестную природу первых звезд». Первые звезды, которые сформировались в ранней вселенной, вероятно оказали большое влияние на свою среду. Например, сильный ультрафиолетовый свет, испускаемый первыми звездами, помог ионизировать раннюю вселенную.
Кроме того, их взрывы сверхновой звезды изгнали тяжелые элементы, которые помогли сформировать последующие поколения звезд и галактик.«Воздействие этих звезд на окружающей окружающей среде зависит критически от их масс, когда они родились», заявляет Исигаки. «Однако прямые наблюдательные ограничения масс первых звезд не доступны, так как большинство из них, вероятно, вымерло давным-давно».Из-за его необычного химического состава, некоторые астрофизики размышляли, что SMSS J0313-6708 родился от газа, обогащенного первой звездой, которая имеет массу в 60 раз больше чем это Солнца и синтезировала небольшое количество кальция через специальный nucleosynthesis.С другой стороны, команда Исигаки сосредоточилась на ее очень большом углеродном улучшении относительно железа и кальция.
Предыдущие исследования Nozomu Tominaga в Konan University/Kavli IPMU предположили, что такая особенность согласовывается со сверхновой звездой, в которой отступают синтезируемые элементы. Однако вопрос состоял в том, может ли этот сценарий также объяснить самый чрезвычайный образец изобилия в SMSS J0313-6708, самую бедную железом звезду.Команда сравнила наблюдаемое изобилие и теоретические вычисления элементов, изгнанных сверхновой звездой первых звезд с массами в 25 и 40 раз больше чем это Солнца.
Они пришли к заключению, что наблюдаемый образец изобилия может быть воспроизведен, если звезды с теми массами подвергаются специальному типу сверхновой звезды, в которой большая часть изгнанного вопроса отступает к центральному остатку. Очень асимметричный взрыв, включающий подобную самолету особенность, должен произвести этот тип сверхновой звезды. В результате самолета железо и кальций, которые расположены глубоко в крупных звездах, изгнаны наряду с самолетом, но большая часть изгнанного материала отступает вдоль экваториального самолета. Поскольку углерод в основном содержится во внешнем регионе, он почти полностью изгнан без отступания.
Эта модель успешно объясняет низкое изобилие кальция, необнаружение железа и высокое изобилие углерода, наблюдаемого в SMSS J0313-6708.«Если такие суперновинки на самом деле возможны», говорит Номото, «результат поддерживает теоретическое предсказание, что первые звезды могли быть типичными крупными звездами, а не подобными монстру объектами с массами больше чем в несколько сотен раз больше чем это Солнца». Так как тяжелые элементы играют роль в звездном формировании посредством гравитации межзвездного газа, первые звезды, которые сформировались без тяжелых элементов, должны показать очень отличающиеся особенности по сравнению с тем, что, как правило, наблюдается в существующей Галактике Млечного пути. В частности, без тяжелых элементов некоторые исследователи предположили, что звезды могли быть столь же крупными как в несколько сотен раз больше чем это Солнца.
Присутствие звезд, намного менее крупных, чем такие подобные монстру объекты среди первых звезд, может затронуть теорию звездного формирования в отсутствие тяжелых элементов. В будущих исследованиях исследователи должны использовать моделирования для формирования первых звезд в ранней вселенной, которые воспроизводят существующий результат.
«Следующий выпуск должен определить, являются ли эти менее крупные звезды типичными первыми звездами», заявляет Исигаки. «В ближайшем будущем больше данных из многих бедных железом звезд будет доступно. Применение метода, который мы привыкли в этом исследовании для этих данных, прольет свет на неизвестную природу первых звезд».