В Млечном Пути нашли три захваченные звезды старше 12 миллиардов лет

Мы знаем, где искать древние звезды — в сверхтусклых карликовых галактиках, спутниках Млечного Пути. Они сформировались более 12 миллиардов лет назад. Звезды в них отличаются крайне низкой металличностью с соотношением железа к водороду [Fe/H] от минус двух до минус трех. У некоторых оно еще ниже — около минус четырех. «Нормой» считается металличность Солнца ([Fe/H] = 0).

После эпохи реионизации звездообразование в этих сверхтусклых карликовых галактиках остановилось. Звезды с низкой металличностью крайне долгоживущие, поэтому химический состав таких галактик почти не изменился. Проблема в том, что эти звезды находятся далеко от нас, к тому же они чрезвычайно тусклые. Наши приборы могут различить лишь некоторые из них — самые яркие холодные красные гиганты— да и то на пределе своих возможностей. Выборка получается крайне нерепрезентативная.

Нам нужны звезды, как в этих древних галактиках, только чтобы они были поближе к нам. Млечный Путь формировался как раз через последовательное слияние подобных древних скоплений. Поэтому древние звезды летают (ссылка) даже в окрестностях центра Млечного Пути, но проще всего их найти в гало Галактики. Проблема в том, что «обычные», то есть более молодые звезды гало тоже отличаются низкой металличностью. Решение нашла группа исследователей из Массачуссетского технологического института (США).

В новой работе, результаты которой опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, астрономы изучили шесть звезд из гало с крайне низкой металличностью. Они провели дополнительные наблюдения за объектами с целью максимально точно измерить содержание элементов. Полученные данные ученые соотнесли с результатами других обзоров.

Сопоставляя показатели шести отобранных звезд со звездами гало и звездами из карликовых галактик, авторы исследования вывели характеристику, отличающую древние звезды от звезд гало — содержание стронция и бария. Особенно важным оказалось соотношение стронция к водороду [Sr/H]. Оно должно быть ниже минус 4,5. По этим двум элементам можно отсеять действительно древние звезды.

Чтобы проверить свои выводы, ученые отследили движение этих светил по данным обзора «Гайя». Оказалось, все объекты двигаются в противоположном направлении относительно вращения Галактики. Значит, они не образовались тут, а присоединились в результате «вливания» древнего скопления в Млечный Путь. Все три звезды находятся в разных точках гало на расстоянии около 30 тысяч световых лет от нас. Для сравнения: диаметр диска Млечного Пути — примерно 100 тысяч световых лет.

Авторы статьи предложили называть такие объекты звездами из «маленьких захваченных звездных систем» (small accreted stellar systems, SASS). Исследователи допустили, что среди звезд SASS могут быть светила с более высоким содержанием стронция, но тогда будет слишком высока вероятность перепутать их с «родными» объектами гало.

Изучив другие обзоры и исследования, ученые нашли в гало еще 61 звезду с низким содержанием стронция. Судя по разнообразию их состава, в первых SASS, «подхваченных» Галактикой, было не так уж много сверхновых.

Причем эти сверхновые давали крайне неравномерное количество и содержание элементов. Тем не менее они были разнообразными. Значит, видимо, с самых древнейших времен во Вселенной формировалось большинство, если даже не все химические элементы, хотя количество их в ранней Вселенной и не было большим.