Посматрања међународног тима астронома са УВЕС спектрометром на ЕСО-овом веома великом телескопу у Опсерваторију Паранал (Чиле) бацили су ново светло на најранију епоху галаксије Млечни пут.
Прво мерење садржаја Берилијума у две звезде у глобуларном кластеру (НГЦ 6397) - гурајући тренутну астрономску технологију ка граници - омогућило је проучавање ране фазе између формирања прве генерације звезда у Млечној Начин и пут овог звјезданог скупа. Откривено је да овај временски интервал износи 200 - 300 милиона година.
Старост звезда у НГЦ 6397, која је одређена помоћу модела звезда еволуције, је 13.400? 800 милиона година. Ако се додају два временска интервала, доб Млечног пута је 13.600? 800 милиона година.
Тренутно најбоља процена старости Универзума, како се закључује, на пример, мерењима космичке микроталасне позадине, је 13.700 милиона година. Нова запажања указују на то да се прва генерација звезда у галаксији Млечни пут формирала убрзо након краја ~ тамног века дугачког 200 милиона година, који је успео Велики прасак.
Доба Млечног пута
Колико је година Млечни пут? Када су се запалиле прве звезде у нашој галаксији?
Правилно разумевање формирања и еволуције система Млечног пута пресудно је за наше знање о Универзуму. Ипак, посматрања у вези с њима су међу најтежим, чак и са најмоћнијим доступним телескопима, јер укључују детаљно проучавање старих, удаљених и углавном слабих небеских објеката.
Глобусне накупине и старости звезда
Савремена астрофизика је способна да мери старост одређених звезда, то је време које је протекло откад су настале кондензацијом у огромним међузвездним облацима гаса и прашине. Неке звезде су у „астрономском смислу“ веома „младе“, старе само неколико милиона година, попут оних у оближњој маглици Орион. Сунце и његов планетарни систем формирали су се пре око 4,560 милиона година, али многе друге звезде су се формирале много раније. Неке од најстаријих звезда Млечног пута налазе се у великим звјезданим групама, посебно у „глобуларним гроздовима“ (ПР Пхото 23а / 04), такозваним због свог сфероидног облика.
Звезде које припадају глобуларном грозду рођене су заједно, из истог облака и у исто време. Пошто се звезде различитих маса развијају различитим брзинама, могуће је мерити старост глобуларних кластера са релативно добром тачношћу. Откривено је да су најстарији стари више од 13.000 милиона година.
Ипак, ове звезде нису биле прве звезде које су се формирале у Млечном путу. То знамо јер садрже мале количине одређених хемијских елемената који су сигурно били синтетизовани у ранијој генерацији масивних звезда које су експлодирале као супернове након кратког и енергетског живота. Обрађени материјал је депонован у облацима од којих су направљене наредне генерације звезда, усп. ЕСО ПР 03/01.
Упркос интензивним потрагама, до сада није било могуће пронаћи мање масивне звезде ове прве генерације које би и данас могле да светле. Отуда не знамо када су настале ове прве звезде. За сада можемо само рећи да Млечни пут мора бити старији од најстаријих звезда глобуларног грозда.
Али колико старији?
Берилијум у помоћ
Оно што би астрофизичари желели имати је, дакле, метода за мерење временског интервала између формирања првих звезда у Млечном путу (од којих су многе брзо постале супернове) и тренутка формирања звезда у глобуларном грозду познатог доба. Збир овог временског интервала и старост тих звезда био би тада старост Млечног пута.
Нова запажања са ВЛТ-ом на Еспановој опсерваторији парана сада су донела пробој у овом правцу. Магични елемент је „Берилијум“!
Берилијум је један од најлакших елемената [2] - језгро најчешћег и стабилног изотопа (Берилијум-9) састоји се од четири протона и пет неутрона. Само су водоник, хелијум и литијум лакши. Али док су та три произведена током Великог праска, и док је већина тежих елемената произведена касније у унутрашњости звезда, Берилијум-9 може се произвести само "космичким сипањем". То јест, фрагментацијом бржих тежих језгара - које потичу из поменутих експлозија супернове и које се називају енергетским „галактичким космичким зрацима“ - када се сударају са светлосним језграма (углавном протонима и алфа честицама, тј. Језграма водоника и хелија) у међузвездни медиј.
Галактички космички зраци и Берилијев сат
Галактички космички зраци путовали су кроз рани Млечни пут, вођени космичким магнетним пољем. Настала производња Берилијума била је прилично уједначена унутар галаксије. Количина Берилијума се временом повећавала и зато може деловати као „космички сат“.
Што је дуже време протекло између формирања првих звезда (или тачније, њиховог брзог пада у експлозијама супернова) и формирања звезда глобуларног кластера, већи је садржај Берилијума у међузвездном медију из кога су настале . Дакле, под претпоставком да је овај Берилијум очуван у атмосфери звезде, што се више Берлијума налази у таквој звезди, дужи је временски интервал између формирања првих звезда и ове звезде.
Берилијум нам стога може пружити јединствене и кључне информације о трајању раних фаза Млечног пута.
Веома тешко запажање
Засада је добро. Теоријски темељи за ову методу датирања развијени су у последње три деценије, а све што је потребно је да се мери садржај Берилијума у појединим звездама кластера.
Али ово није тако једноставно као што звучи! Главни проблем је што се Берилијум уништава на температурама изнад неколико милиона степени. Када се звезда развија према светлуцавој џиновској фази, насилно кретање (конвекција) се покреће, гас у горњој звјезданој атмосфери долази у додир са врућим унутрашњим гасом у којем је уништен сав Берилијум, а почетни садржај Берилијума у звјезданој атмосфери је на тај начин значајно разблажен. Да бисте користили Берилијум сат, потребно је измерити садржај овог елемента у мање масивним, мање еволуираним звездама у глобуларном кластеру. А ове такозване „звијезде искључења (ТО)“ суштински су бледе.
У ствари, технички проблем који треба превазићи је трострук: Прво, сви глобуларни кластери су прилично удаљени, а како су звезде које се мере мерилно су оне на небу. Чак и у НГЦ6397, другом најближем глобуларном скупу, ТО звезде имају визуелну магнитуду ~ 16, или 10000 пута слабије од оне најсјајније звезде видљиве немоћном оку. Друго, постоје само два Берилијума (спектралне линије) у звезданом спектру и пошто ове старе звезде садрже релативно мало Берилијума, те су линије веома слабе, нарочито у поређењу са сусједним спектралним линијама из других елемената. И треће, две Берилијеве линије смештене су у мало истраживаном спектралном региону таласне дужине 313 нм, тј. У ултраљубичастом делу спектра који је под јаким утицајем апсорпције у земаљској атмосфери у близини границе од 300 нм, испод које се налази опажања са земље више нису могућа.
Стога није ни чудо што оваква запажања никада раније нису била изведена, техничке потешкоће су једноставно биле непремостиве.
ВЛТ и УВЕС раде свој посао
Користећи високо-ефикасни УВЕС спектрометар на 8,2 м телескопу Куиен ЕСО-овог врло великог телескопа у опсерваторију Паранал (Чиле) који је посебно осетљив на ултраљубичасто светло, тим ЕСО и италијанских астронома успео је да добије први поуздан мерења садржаја Берилијума у две ТО-звезде (означене као „А0228“ и „А2111“) у глобуларном кластеру НГЦ 6397 (ПР Пхото 23б / 04). Смештен на удаљености од око 7.200 светлосних година у правцу богатог звјезданог поља у јужном сазвијежђу Ара, то је једно од два најближа звјездана грозда овог типа; други је Мессиер 4.
Проматрања су обављена током неколико ноћи током 2003. године. Укупна изложеност више од 10 сати свакој од звезда 16-тачке магнитуде гурнула је ВЛТ и УВЕС према техничкој граници. Размишљајући о технолошком напретку, вођа тима, ЕСО-астроном Луца Паскуини, одушевљен је: „Пре само неколико година било какво опажање било би немогуће и само је остало сан астронома!“
Резултирајући спектри (ПР Пхото 23ц / 04) слабих звезда показују слабе потписе Берилијум јона (Бе ИИ). Упоређивање посматраног спектра са низом синтетичких спектра са различитим садржајем Берилијума (у астрофизици: „обиље“) омогућило је астрономима да пронађу најбоље место и тако измере веома малу количину Берилијума у овим звездама: за сваки Берилијум атом постоји око 2,224,000,000,000 атома водоника.
Берилијумске линије се такође виде у другој звезди истог типа као и ове звезде, ХД 218052, цф. ПР Фото 23ц / 04. Међутим, он није члан кластера и његова старост није тако добро позната као звезда кластера. Садржај Берилијума прилично је сличан оном звезда грозда, што указује да је ова пољска звезда рођена у приближно исто време када је та група.
Од Великог праска до сада
Према најбољим тренутним теоријама спужве, измерена количина Берилијума мора се акумулирати током 200 - 300 милиона година. Италијански астроном Даниеле Галли, још један члан тима, израчунава: "Дакле, сада знамо да је старост Млечног пута много већа од старости тог кугластог цлустера - наша галаксија мора бити 13.600? Стара 800 милиона година. Ово је први пут да смо стекли независно одређивање ове фундаменталне вредности! “.
У оквиру дате неизвесности, овај број се такође добро уклапа у тренутну процену старости Универзума, 13.700 милиона година, то је време протекло од Великог праска. Тако се чини да је прва генерација звезда у галаксији Млечни пут настала отприлике у време када је завршио „Мрачни век“, за кога се верује да је око 200 милиона година после Великог праска.
Чини се да би систем у којем живимо заиста могао бити један од „оснивачких“ чланова галаксичке популације у Универзуму.
Више информација
Истраживање представљено у овом саопштењу за штампу дискутовано је у раду под називом „Бити у звијездама искључења НГЦ 6397: рана галаксија, козмохронологија и стварање кластера“ Л. Паскуинија и коаутора који ће бити објављени у европском часопису за истраживање „Астрономија и астрофизика“ (астро-пх / 0407524).
Изворни извор: ЕСО Невс Релеасе
