Астрономы обнаружили реликвию ранней Вселенной - звезду, которая, возможно, была среди звезд второго поколения, сформировавшихся после Большого взрыва. Расположенная в карликовой галактике Скульптор на расстоянии около 290 000 световых лет, звезда имеет удивительно похожий химический состав на самые старые звезды Млечного Пути. Его присутствие подтверждает теорию о том, что наша галактика прошла стадию «каннибализма», увеличившись до своих нынешних размеров за счет поглощения карликовых галактик и других галактических строительных блоков.
«Эта звезда, вероятно, почти так же стара, как сама Вселенная», - сказала астроном Анна Фребель из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, ведущий автор статьи в журнале Nature, в которой сообщается об открытии.
Карликовые галактики - это небольшие галактики, в которых всего несколько миллиардов звезд, по сравнению с сотнями миллиардов в Млечном Пути. В «восходящей модели» формирования галактик большие галактики достигли своего размера за миллиарды лет, поглотив своих меньших соседей.
«Если бы вы смотрели замедленную съемку нашей галактики, вы бы увидели рой карликовых галактик, жужжащих вокруг нее, как пчелы вокруг улья», - объяснил Фребель. «Со временем эти галактики столкнулись и смешали свои звезды, образовав одну большую галактику - Млечный Путь».
Если карликовые галактики действительно являются строительными блоками более крупных галактик, то в обоих типах галактик должны быть обнаружены одни и те же звезды, особенно в случае старых, «бедных металлом» звезд. Для астрономов «металлы» - это химические элементы, более тяжелые, чем водород или гелий. Поскольку они являются продуктом звездной эволюции, металлы в ранней Вселенной были редкостью, поэтому старые звезды, как правило, бедны металлами.
Старые звезды в гало Млечного Пути могут быть чрезвычайно бедны металлами, содержание металлов в них в 100 000 раз меньше, чем на Солнце, которое является типичной молодой звездой, богатой металлами. Однако обзоры за последнее десятилетие не смогли обнаружить в карликовых галактиках звезд с чрезвычайно низким содержанием металлов.
«В Млечном Пути, казалось, есть звезды, которые были намного более примитивными, чем любая из звезд в любой из карликовых галактик», - говорит соавтор Джош Саймон из обсерваторий Института Карнеги. «Если карликовые галактики были первоначальными компонентами Млечного Пути, то трудно понять, почему у них не было подобных звезд».
Команда подозревала, что методы, используемые для поиска звезд с низким содержанием металлов в карликовых галактиках, были предвзяты таким образом, что исследования пропускали звезды с наибольшим содержанием металлов. Член команды Эван Кирби, астроном из Калифорнийского технологического института, разработал метод одновременной оценки содержания металлов в большом количестве звезд, что позволяет эффективно искать звезды с самым низким содержанием металлов в карликовых галактиках.
"Это было сложнее, чем найти иголку в стоге сена. Нам нужно было найти иголку в стоге иголок", - сказал Кирби. «Мы отсортировали сотни кандидатов, чтобы найти нашу цель».
Среди звезд, которые он обнаружил в карликовой галактике Скульптор, было одно тусклое пятнышко 18-й величины, обозначенное как S1020549. Спектроскопические измерения света звезды с помощью телескопа Карнеги Магеллан-Клэй в Лас-Кампанасе, Чили, показали, что содержание металлов в ней в 6000 раз ниже, чем на Солнце; это в пять раз меньше, чем у любой другой звезды, найденной до сих пор в карликовой галактике.
Исследователи измерили общее содержание металлов в S1020549 из таких элементов, как магний, кальций, титан и железо. Общая картина распространенности напоминает таковую у старых звезд Млечного Пути, что впервые подтверждает идею о том, что эти галактические звезды первоначально образовались в карликовых галактиках.
Исследователи ожидают, что дальнейшие поиски откроют дополнительные звезды с низким содержанием металлов в карликовых галактиках, хотя удаленность и тусклость звезд представляют собой проблему для современных оптических телескопов. Следующее поколение чрезвычайно больших оптических телескопов, таких как предлагаемый 24,5-метровый Гигантский Магелланов Телескоп, оснащенный спектрографами высокого разрешения, откроет новое окно для изучения роста галактик через химический состав их звезд.
Тем временем, говорит Саймон, чрезвычайно низкое содержание металлов в исследовании S1020549 знаменует собой значительный шаг к пониманию того, как была собрана наша галактика. «Первоначальная идея о том, что ореол Млечного Пути образовался в результате разрушения множества карликовых галактик, действительно кажется верной».