eso2115ru — Научный релиз

Астрономы зарегистрировали фтор в галактике с активным звездообразованием на рекордном расстоянии от Солнца

4 ноября 2021 г.

Новое исследование проливает свет на механизм образования во Вселенной фтора — элемента, который входит в состав наших костей и зубов в виде флюорида. Группа астрономов, работающая на Атакамской Большой миллиметровой / субмиллиметровой антенной решётке ALMA, которую Европейская Южная обсерватория (ESO) эксплуатирует на партнёрских началах, зарегистрировала этот элемент в галактике, расположенной настолько далеко, что свет от неё идёт к нам более 12 миллиардов лет. Впервые фтор обнаружен в такой далёкой галактике, в которой, к тому же, идёт бурное звездообразование.

Все мы знаем, что такое фтор – зубная паста, которой мы чистим зубы по утрам, содержит его в виде флюорида, говорит Максимильен Франко (Maximilien Franco) из Хертфордширского университета в Великобритании, руководитель нового исследования, публикуемого сегодня в журнале Nature Astronomy. Как и большинство окружающих нас элементов, фтор образуется в звёздах, но до сих пор мы точно не знали, как именно это происходит. “Мы даже не знали, звёзды какого типа производит большую часть фтора во Вселенной!

Франко и его сотрудники нашли фтор (в составе водородного флюорида) в больших облаках газа в удалённой галактике NGP–190387, которую мы видим такой, какой она была, когда Вселенной было всего 1.4 миллиарда лет примерно 10% её нынешнего возраста. Так как звёзды выбрасывают наружу образовавшиеся в их ядрах элементы, когда их жизнь подходит к концу, эта находка означает, что звёзды, в которых образовался фтор, должны были пройти свой жизненный путь и умереть очень быстро.

Группа пришла к выводу, что наиболее вероятные очаги образования фтора звёзды ВольфаРайе, очень массивные звёзды, жизнь которых продолжается всего несколько миллионов лет, одно мгновение в масштабе истории Вселенной. Только так, говорят астрономы, можно объяснить найденные ими количества водородного флоюрида. Звёзды ВольфаРайе раньше уже рассматривались в качестве возможных источников космического фтора, но до сих пор астрономы не знали, какую важную роль эти звёзды играют в производстве этого элемента в ранней Вселенной.

Мы доказали, что звёзды Вольфа-Райе, одни из самых массивных известных звёзд, заканчивающие свою жизнь колоссальным взрывом, оказывается, помогают нам поддерживать здоровье наших зубов!” –смеётся Франко.

В прошлом предлагались и другие сценарии образования и выброса фтора – например, при пульсациях гигантских проэволюционировавших звезд с массами в несколько масс Солнца, так называемых звёзд асимптотической ветви гигантов. Но участники группы Франко считают, что эти сценарии, некоторые из которых требуют для своего осуществления миллиардов лет, всё же не могут полностью объяснить количество фтора, наблюдаемое в NGP–190387.

Этой галактике потребовалось всего несколько десятков или сотен миллионов лет, чтобы достичь уровня содержания фтора, сравнимого с тем, которое наблюдается в звёздах Млечного Пути, возраст которого – 13.5 миллиардов лет. Эти измерения оказались совершенно неожиданными, – говорит Чияки Кобаяши (Chiaki Kobayashi), профессор Хертфордширского университета. “Из них вытекают совершенно новые ограничения на процессы образования фтора, которые изучаются уже два десятилетия.

Открытие фтора в NGP–190387 – один из первых случаев регистрации фтора за пределами Млечного Пути и соседних с ним галактик. Раньше астрономы находили этот элемент в удалённых квазарах – ярких объектах, энергия которых связана с присутствием сверхмассивных чёрных дыр в центре некоторых галактик. Но никогда ещё фтор не наблюдался в галактике с активным звездообразованием на такой ранней стадии истории Вселенной.

Регистрация фтора группой Франко оказалась счастливой случайностью, результатом сочетания наблюдений космических и наземных обсерваторий. Галактика NGP–190387, открытая Космической обсерваторией Гершеля Европейского космического агентства, а позже и при помощи расположенной в Чили антенной решётки ALMA, оказалась исключительно яркой для огромного расстояния, на котором она находится. Данные наблюдений на ALMA подтвердили, что необычная светимость NGP–190387 отчасти обусловлена присутствием между Землёй и NGP–190387, очень близко к лучу зрения, другой известной массивной галактики. Она линзировала свет от NGP–190387, наблюдавшейся Франко и его сотрудниками, позволяя астрономам фиксировать слабое излучение, испущенное миллиарды лет назад атомами фтора в NGP–190387.

Дальнейшие исследования NGP–190387 с будущим Чрезвычайно Большим телескопом (ELT) — новым флагманом ESO, который сейчас строится в Чили и начало наблюдений с которым намечено на конец этого десятилетияможет помочь раскрыть секреты этой галактики. «ALMA чувствительна к излучению, испускаемому холодным межзвёздным газом и пылью» говорит Ченьтао Янь, стипендиат ESO в Чили. “А с ELT мы сможем прямо наблюдать оптическое излучение звёзд NGP–190387, что даст нам важнейшую информацию о звёздном составе этой галактики.

Узнать больше

Результаты исследования представлены в статье "The ramp-up of interstellar medium enrichment at z > 4", публикуемой в журнале Nature Astronomy.

Состав исследовательской группы: M. Franco (Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire, UK [CAR]), K. E. K. Coppin (CAR), J. E. Geach (CAR), C. Kobayashi (CAR), S. C. Chapman (Department of Physics and Atmospheric Science, Dalhousie University, Canada and National Research Council, Herzberg Astronomy and Astrophysics, Canada), C. Yang (European Southern Observatory, Chile), E. González-Alfonso (Universidad de Alcalá, Departamento de Física y Matematicas, Spain), J. S. Spilker (Department of Astronomy, University of Texas at Austin, USA), A. Cooray (Department of Physics and Astronomy, University of California, Irvine, USA), M. J. Michałowski (Astronomical Observatory Institute, Faculty of Physics, Poland)

Европейская Южная Обсерватория (ESO, European Southern Observatory) -- ведущая межгосударственная астрономическая организация Европы, намного обгоняющая по продуктивности другие наземные астрономические обсерватории мира. В ее работе участвуют 16 стран: Австрия, Бельгия, Великобритания, Германия, Дания, Ирландия, Испания, Италия, Нидерланды, Польша, Португалия, Финляндия, Франция, Чешская Республика, Швейцария и Швеция, а также Чили, предоставившая свою территорию для размещения обсерваторий ESO, и Австралия, являющаяся ее стратегическим партнером. ESO проводит в жизнь масштабную программу проектирования, строительства и эксплуатации мощных наземных наблюдательных инструментов, позволяющих астрономам выполнять важнейшие научные исследования. ESO также играет ведущую роль в организации и поддержке международного сотрудничества в области астрономии. ESO располагает тремя уникальными наблюдательными пунктами мирового класса, находящимися в Чили: Ла Силья, Параналь и Чахнантор. В обсерватории Параналь установлен Очень Большой Телескоп ESO (The Very Large Telescope, VLT), способный работать в формате Очень Большого Телескопа-Интерферометра VLTI, и два крупнейших широкоугольных телескопа: VISTA, выполняющий обзоры неба в инфракрасных лучах, и обзорный телескоп оптического диапазона VLT (VLT Survey Telescope). Кроме того, на Паранале ESO на правах партнера предоставила место для установки Южной Решетки черенковских телескопов (Cherenkov Telescope Array South), крупнейшей в мире и рекордной по чувствительности гамма-обсерватории. ESO также является одним из основных партнеров по эксплуатации двух инструментов субмиллиметрового диапазона на плато Чахнантор: телескопа APEX и крупнейшего астрономического проекта современности ALMA. На Серро Армазонес, недалеко от Параналя, ESO ведет строительство 39-метрового Чрезвычайно Большого Телескопа ELT, который станет «величайшим оком человечества, устремленным в небо». 

Большая Атакамская миллиметровая / субмиллиметровая антенная решетка ALMA (The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) – международный астрономический инструмент, совместный проект ESO, Национального научного фонда США NSF (U.S. National Science Foundation) и Национального института естественных наук Японии NINS (National Institutes of Natural Sciences) в кооперации с Республикой Чили. ALMA финансируется ESO (представляющей объединенные интересы своих стран-участниц), фондом NSF совместно с Национальным советом по научным исследованиям Канады NRC (National Research Council) и Национальным советом по науке Тайваня NSC (National Science Council), а также NINS в кооперации с тайваньской Academia Sinica (AS) и Корейским институтом астрономии и космических исследований KASI (Korea Astronomy and Space Science Institute). Строительство и эксплуатация телескопа ALMA осуществляются ESO, представляющей интересы своих стран-участниц, Национальной радиоастрономической обсерваторией США NRAO (National Radio Astronomy Observatory), управляемой компанией Associated Universities, Inc. (AUI), представляющей Северную Америку, и Национальной астрономической обсерваторией Японии NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan), представляющей Восточную Азию. Общее управление строительством, тестированием и эксплуатацией ALMA осуществляется в рамках JAO: Объединенной обсерватории ALMA (Joint ALMA Observatory). 

Хертфордширский университет предоставляет всем, кто к этому стремится, возможность преобразовать свою личность путём получения высшего образования. Его студенты, персонал и предприятия неуклонно стремятся к полной реализации своих потенциальных возможностей. Высокое качество преподавания, 550 академических программ получения учёной степени, передовые исследовательские проекты и влиятельное деловое партнёрство позволяет всем, кто связан с Университетом, мыслить шире и масштабнее, выделяться, положительно влиять на жизнь локальных, национальных и межнациональных сообществ.

Ссылки

Контакты

Kirill Maslennikov
Pulkovo Observatory
St.-Petersburg, Russia
Телефон: +7-9112122130
Сотовый: +7-9112122130
Email: kirill.maslennikov1@gmail.com

Maximilien Franco
Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire
Hatfield, Hertfordshire, United Kingdom
Телефон: +33-649956665
Email: m.franco@herts.ac.uk

Chiaki Kobayashi
Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire
Hatfield, Hertfordshire, United Kingdom
Телефон: +44-7757116615
Email: c.kobayashi@herts.ac.uk

Chentao Yang
European Southern Observatory
Santiago, Chile
Телефон: +56 2 2463 3053
Email: cyang@eso.org

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Телефон: +49 89 3200 6670
Сотовый: +49 151 241 664 00
Email: press@eso.org

Press Office
University of Hertfordshire
Hatfield, UK
Телефон: +441707 285770
Email: news@herts.ac.uk

Connect with ESO on social media

Перевод пресс-релиза ESO eso2115.

О релизе

Релиз №:eso2115ru
Название:NGP–190387
Тип:Early Universe : Galaxy
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array

Изображения

Галактика NGP–190387 глазами художника
Галактика NGP–190387 глазами художника
Звезда Вольфа-Райе глазами художника
Звезда Вольфа-Райе глазами художника
Широкоугольный снимок участка неба вокруг галактики NGP–190387
Широкоугольный снимок участка неба вокруг галактики NGP–190387

Видео

Звёзды, которые помогают нам беречь здоровье зубов (ESOcast 244 Light)
Звёзды, которые помогают нам беречь здоровье зубов (ESOcast 244 Light)
«Полёт» к звезде Вольфа-Райе в далёкой галактике NGP–190387
«Полёт» к звезде Вольфа-Райе в далёкой галактике NGP–190387
Галактика NGP–190387: художественная анимация
Галактика NGP–190387: художественная анимация