Сильний вибух досі невідомого астрономам типу — вдесятеро сильніший, ніж наднова — може бути відповідальним за таємницю в Молочному Шляху, вік якої становить 13 мільярдів років. Такі висновки випливають із дослідження, результати якого оприлюднив журнал Nature.
Астрономи під керівництвом Девіда Йонґа (David Yong), Гері Да Коста (Gary Da Costa) та Чіакі Кобаяші (Chiaki Kobayashi) з австралійського Центру передового досвіду ARC для астрофізики всього неба у 3-х вимірах (Australia’s ARC Centre of Excellence in All Sky Astrophysics in 3 Dimensions, ASTRO 3D), що базується в Австралійському національному університеті (Australian National University, ANU), здобули перші докази руйнування внаслідок стискання (колапсу) зорі, що швидко оберталася, тобто явища, яке вони описують як «магнітно-обертальна гіпернова» (magneto-rotational hypernova).
Катаклізм раніше невідомого типу, що трапився трохи більше, ніж через мільярд років після Великого Вибуху, — найвірогідніше пояснення наявності дуже великої кількості деяких елементів, виявлених в іншій неймовірно давній і «примітивній» зорі Молочного Шляху.
Ця зоря, відома як SMSS J200322.54-114203.3, містить більшу кількість елементів сімейства металів, зокрема цинк, уран, європій і, можливо, золото, ніж інші зорі такого ж віку. Процесом злиття нейтронних зір, внаслідок чого зазвичай виникають такі елементи, пояснити їх наявність в цій зорі не вдається. Астрономи підрахували, що лише сильний колапс зорі в ранньому Всесвіті, посилений швидким її обертанням та наявністю в неї сильного магнітного поля, дає змогу пояснити походження потрібної для утворення елементів кількості нейтронів.
«Зоря, про яку йдеться, має співвідношення заліза до водню приблизно в 3000 разів нижче, ніж Сонце, а це означає, що вона дуже рідкісна. Такі зорі ми називаємо надзвичайно бідними на метали», — сказав доктор Йонґ, який працює в ANU. «Однак той факт, що вона містить набагато більшу, ніж очікувалося, кількість важчих елементів означає, — це ще рідкісніша зоря, справжня голка в копиці сіна».
Перші зорі у Всесвіті майже повністю складалися з водню та гелію. Вони еволюціонували й з часом вибухали, перетворюючись на нейтронні зорі або чорні діри. У процесі спалахів цих зір утворювалися важчі елементи, які в незначній кількості потрапили до складу зір наступного покоління — найстаріших серед тих, що нині існують.
В останні роки добре з’ясовано темп таких еволюційних перетворень зір та енергії, як мають місце у момент спалахів, тому кількість важких елементів, які виникають у процесі колапсу зорі, астрономи обчислюють з високою точністю. У випадку SMSS J200322.54-114203.3 ці кількості не піддавалися поясненню.
«Надмірна кількість цих елементів мала звідкись надійти» — сказала доцент Чіакі Кобаяші з університету Гартфордшира (Великобританія). «Тепер ми вперше отримали спостережні докази, які прямо вказують на те, що спалахнула гіпернова невідомого раніше типу, спричинивши одночасну появу всіх стабільних елементів з періодичної системи, тобто вибух масивної зорі з сильним магнітним полем і швидким обертанням внаслідок колапсу її ядра. Це єдиний механізм, що пояснює результати спостережень SMSS J200322.54-114203.3».
Гіпернові відомі з кінця 1990-х. Однак поєднання як швидкого обертання, так і сильного магнетизму, виявлено вперше.
«Це вибухоподібна смерть зорі», — сказав доктор Йонґ. «Ми підрахували, що 13 мільярдів років тому зоря J200322.54-114203.3 утворилася з хімічного супу, що містив залишки від цього типу гіпернових. Ніхто ще ніколи не знаходив такого явища».
Інший співавтор дослідження, лауреат Нобелівської премії та проректор ANU, професор Брайан Шмідт (Brian Schmidt), додав: «Високий вміст цинку є певним маркером гіпернової, себто наднової з дуже великою енергією».
Керівник наукової групи «Перші зорі» (First Stars) в ASTRO 3D, професор Гері Да Коста з ANU, пояснив, що зорю вперше виявили під час виконання проєкту, який називається SkyMapper — огляд південного неба.
«Зорю вперше визначили як надзвичайно бідну на метали за допомогою SkyMapper та 2,3 м телескопа ANU в обсерваторії Сайдінґ Спрінґ (Siding Spring) у західній частині Нового Південного Велсу», — сказав він. «Потім було виконано докладні спостереження за допомогою 8 м Дуже великого телескопа Європейської південної обсерваторії в Чилі».
Директор ASTRO 3D, професор Ліза Кьюлі (Lisa Kewley), зауважила: «Це дуже важливе відкриття, що виявляє новий шлях утворення важких елементів у ранньому Всесвіті».
Інші учасники дослідницької групи працюють в Массачусетському технологічному інституті в США, Стокгольмському університеті в Швеції, Інституті астрофізики імені Макса Планка в Німеччині, Національному інституті астрофізики в Італії та Австралійському університеті Нового Південного Велсу.
За інф. з сайту https://phys.org підготував Іван Крячко
