Астрономы обнаружили фтор в далекой звездообразующей галактике
AstroNews.ru - 05 Ноября 2021 18:46:40
Новое открытие проливает свет на то, как фтор - элемент, который содержится в костях и зубах в виде фторида - выковывается во Вселенной. С помощью Атакамской большой миллиметровой/субмиллиметровой матрицы (ALMA), партнером которой является Европейская южная обсерватория (ESO), группа астрономов обнаружила этот элемент в галактике, которая находится так далеко, что ее свету потребовалось более 12 миллиардов лет, чтобы добраться до нас. Это первый случай, когда фтор был обнаружен в такой далекой галактике, образующей звезды.
«Все мы знаем о фторе, потому что зубная паста, которую мы используем каждый день, содержит его в форме фтора», - говорит Максимилиан Франко из Университета Хартфордшира в Великобритании, возглавлявший новое исследование, опубликованное сегодня в журнале Nature Astronomy. У нас фтор создается внутри звезд, но до сих пор мы не знали точно, как этот элемент был произведен. «Мы даже не знали, какой тип звезд производит большую часть фтора во Вселенной!»
Франко и его сотрудники обнаружили фтор (в форме фтороводорода) в больших газовых облаках далекой галактики NGP-190387, которую мы видим в том виде, в каком она была, когда Вселенной было всего 1,4 миллиарда лет, что составляло около 10% от ее нынешнего возраста. Поскольку звезды вытесняют элементы, которые они формируют в своих ядрах, когда они достигают конца своей жизни, это обнаружение подразумевает, что звезды, которые создали фтор, должны были жить и умереть быстро.
Команда считает, что звезды Вольфа-Райе, очень массивные звезды, которые живут всего несколько миллионов лет, мгновение ока в истории Вселенной, являются наиболее вероятными местами производства фтора. Они необходимы для объяснения количества фтороводорода. Звезды Вольфа-Райе и раньше предлагались как возможные источники космического фтора, но до сих пор астрономы не знали, насколько они важны для образования этого элемента в ранней Вселенной.
«Мы показали, что звезды Вольфа–Райе, которые являются одними из самых крупных известных звезд и могут сильно взрываться, когда они достигают конца своей жизни, помогают нам в некотором смысле поддерживать хорошее здоровье зубов», - говорит Франко.
Помимо этих звезд, в прошлом выдвигались и другие сценарии производства и выделения фтора. Примером могут служить пульсации гигантских эволюционировавших звезд с массой в несколько раз превышающей массу нашего Солнца, называемых асимптотическими гигантскими ветвями звезд. Но команда ученых считает, что эти сценарии, реализация некоторых из которых занимает миллиарды лет, не могут полностью объяснить количество фтора в NGP-190387.
«Для этой галактики потребовалось всего несколько десятков или сотен миллионов лет, чтобы достичь содержания фтора, сопоставимого с уровнями звезд в Млечном Пути, которому 13,5 миллиардов лет. Это был совершенно неожиданный результат», - говорит Чиаки Кобаяши, профессор Университета Хартфордшира. «Наше измерение добавляет совершенно новое ограничение на происхождение фтора, которое изучается в течение двух десятилетий».
Открытие в NGP-190387 знаменует собой одно из первых обнаружений фтора за пределами Млечного Пути и соседних галактик. Астрономы ранее заметили этот элемент в далеких квазарах, ярких объектах, питаемых сверхмассивными черными дырами в центре некоторых галактик. Но никогда раньше фтор не наблюдался в галактике, образующей звезды, на столь раннем этапе истории Вселенной.
Обнаружение фтора группой было случайным открытием, которое стало возможным благодаря использованию космических и наземных обсерваторий. NGP-190387, первоначально обнаруженная космической обсерваторией Гершеля Европейского космического агентства, а затем обнаруженная с помощью чилийской ALMA. Данные ALMA подтвердили, что исключительная светимость NGP-190387 частично была вызвана другой известной массивной галактикой, расположенной между NGP-190387 и Землей, очень близко к лучу зрения. Эта массивная галактика усиливала свет, наблюдаемый Франко и его сотрудниками, что позволило им обнаружить слабое излучение, испускаемое миллиарды лет назад фтором в NGP-190387.
Дальнейшие исследования NGP-190387 с помощью Чрезвычайно Большого Телескопа (ELT) - нового флагманского проекта ESO, строящегося в Чили и планируемого к запуску в конце этого десятилетия - сможет раскрыть дальнейшие секреты об этой галактике». ALMA чувствительна к излучению, испускаемому холодным межзвездным газом и пылью, - говорит Чентао Ян, сотрудник ESO в Чили. - С помощью ELT мы сможем наблюдать NGP-190387 в обычном свете, получая важную информацию о звездном составе этой галактики».
Это исследование было представлено в статье «Рост обогащения межзвездной среды на z > 4», которая должна появиться в журнале Nature Astronomy.