Нове відкриття проливає світло на те, як фтор — елемент, що міститься в наших кістках і зубах, — утворюється у Всесвіті.
За допомогою Великої міліметрової/субміліметрової антени Атакама (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ALMA), яку Європейська південна обсерваторія (European Southern Observatory, ESO) використовує на умовах партнерства, група астрономів виявила цей елемент у такій віддаленій галактиці, що її світлу знадобилося понад 12 мільярдів років, щоб дійти до нас. Це перший випадок виявлення фтору в такій далекій галактиці, де відбувається формування зір.
«Ми всі знаємо про фтор, бо його зазвичай містить зубна паста, яку ми використовуємо щодня», — зауважив Максимільєн Франко (Maximilien Franco) з Хартфордширського університету (Великобританія). Він очолював нове дослідження, результати якого оприлюднено в Nature Astronomy. Як і більшість елементів у довкіллі, фтор утворюється всередині зір, але досі астрономи не знали, як саме це відбувається. «Ми навіть не знали, який тип зір виробляє більшість фтору у Всесвіті!».
Франко та його співробітники виявили фтор (у формі фтористого водню) у великих хмарах газу далекої галактики NGP-190387, яку ми бачимо, коли Всесвіту було всього 1,4 мільярда років, тобто приблизно 10% від його нинішнього віку. Оскільки зорі, досягаючи кінця свого життя, викидають у міжзоряний простір елементи, які вони утворюють у своїх ядрах, ця знахідка означає: зорі, в яких утворився фтор, мали еволюціонувати і померти дуже швидко.
Уявлення художника про NGP–190387, галактику з пилом, де відбувається утворення зір, і яка лежить так далеко, що її світлу знадобилося понад 12 мільярдів років, щоб досягти Землі. Спостереження, виконані за допомогою ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), виявили наявність фтору в газових хмарах NGP–190387. Натепер це найвіддаленіше виявлення елемента в галактиці з активним зореутворенням, яку ми бачимо лише через 1,4 мільярда років після Великого Вибуху, що становить приблизно 10% від нинішнього віку Всесвіту. Відкриття проливає нове світло на те, як зорі виробляють фтор. Імовірно джерелом його походження є зорі з коротким терміном життя, відомі як зорі Вольф-Райє. Фото з сайту www.eso.org.
Наукова група вважає, що зорі Вольфа-Райє, дуже масивні зорі, які живуть лише кілька мільйонів років, що є лише миттю в історії Всесвіту, — найбільш ймовірні джерела утворення фтору. Дослідники передбачають, що наявністю саме таких зір можна пояснити кількість фтористого водню, яку вони виявили. Астрономи і раніше вважали зорі Вольфа-Райє можливими джерелами космічного фтору, але досі не знали їхньої важливості для утворення цього елемента в ранньому Всесвіті.
«Ми показали, що зорі Вольфа-Райє, одні з наймасивніших зір з нині відомих, які сильно вибухають наприкінці свого життя, певним чином допомагають нам підтримувати наші зуби в здоровому стані!» — жартує Франко.
Раніше було запропоновано інші сценарії формування фтору і викидів його в міжзоряний простір. Наприклад, у процесі пульсацій зір велетенських розмірів (зорі з масою, що в кілька разів перевищує масу Сонця, які у процесі еволюції вже покинули головну послідовність діаграми Герцшпрунга—Рассела; їх називають зорями асимптотичного відгалуження гігантів). Але наукова група вважає, що ці сценарії, а згідно з деякими з них процеси мають тривати мільярди років, не можуть повністю пояснити кількість фтору, виявленого в NGP-190387.
«Цій галактиці знадобилися лише десятки чи сотні мільйонів років, щоб отримати рівень фтору, порівнянний з тим, який знайдено в зорях Молочного Шляху, якому 13,5 мільярдів років. Це був абсолютно несподіваний результат», — сказав Чіякі Кобаяші (Chiaki Kobayashi), професор Хартфордширського університету. «Наше вимірювання дає абсолютно нове обмеження на походження фтору, що астрономи вивчають протягом двох десятиліть».
Виявлення фору в NGP-190387 — одне з перших за межами Молочного Шляху та сусідніх галактик. Раніше астрономи помічали цей елемент у далеких квазарах, яскравих об’єктах, які отримують енергію від надмасивних чорних дір у центрі деяких галактик. Але ніколи раніше цей елемент не спостерігали в галактиці, де відбувається активний процес утворення зір, на такому ранньому етапі розвитку Всесвіту.
Виявлення фтору — це результат збігу окремих спостережень, який став можливим завдяки використанню космічних і наземних обсерваторій. Галактика NGP-190387, яку відкрили за допомогою космічної обсерваторії «Гершель» Європейського космічного агентства, а потім спостерігали на ALMA, є дуже яскравою, зважаючи на відстань до неї. Дані спостережень на ALMA дали змогу підтвердити, що виняткова світність NGP-190387 частково спричинена тим, що між NGP-190387 і Землею майже на промені зору розташована інша відома масивна галактика. Ця галактика посилила світло, яке спостерігали Франко та його співробітники, дозволивши їм помітити слабке випромінювання, що дав фтор мільярди років у NGP-190387.
Майбутні дослідження NGP-190387 за допомогою Надзвичайно великого телескопа (Extremely Large Telescope, ELT) — нового флагманського проєкту ESO, який споруджують в Чилі і який має стати до ладу наприкінці цього десятиліття — можуть розкрити додаткові секрети цієї галактики. «ALMA чутлива до випромінювання, яке дають холодний міжзоряний газ і пил», — сказав Ченьтао Янь (Chentao Yang), співробітник ESO в Чилі. «За допомогою ELT ми зможемо реєструвати світло зір в галактиці NGP-190387 — це дасть змогу отримати важливу інформацію про те, які зорі входять до її складу».
За інф. з сайту www.eso.org підготував Іван Крячко
