Новий телескоп дозволить вловити світло перших зірок в просторі

Галактичне скупчення Abell 2744, віддалене від нас на 3.5 млрд. Світлових років і вміщає більше 400 галактик. Об’єднана гравітація всіх галактик змушує скупчення функціонувати в якості об’єктива, за допомогою якого вчені сподіваються побачити формування перших зірок

Приблизно через 200-400 млн. Років після Великого Вибуху з’явилися перші зірки. Через віддаленість вони залишаються недоступними земного спостерігача, проте все може змінитися в 2020 році після запуску космічного телескопа НАСА Джеймс Уебб.

Перші зірки важливі для дослідників, так як здатні розповісти цінну інформацію про властивості ранньому Всесвіті. Можна було б зрозуміти, чи були бінарні зірки поширені або лише одинаки. А також, скільки важких хімічних елементів було створено першим поколінням і як вони сформувалися.

Гравітаційна збільшує лінза

Перший крок базується на ІК-чутливості телескопа Джеймс Вебб. Перші зірки були великими, гарячими і випромінювали УФ-промені. Але вони знаходяться настільки далеко, що вселенський дозвіл зрушило свій пік від УФ до набагато більш довгих ІК-довжин хвиль.

Другий крок – використати об’єднану гравітацію проміжного галактичного скупчення в якості лінзи, яка сфокусує і збільшить світло зірок першого покоління. Типове гравітаційне лінзування здатне збільшувати світло в 10-20 разів, але цього мало. Для Уебба збільшення повинно перевищувати більш 10000 раз.

Щоб домогтися такого збільшення, будуть потрібні транзити скупчень – спеціальні вирівнювання, де зоряний світ значно збільшується протягом декількох тижнів, поки галактичне скупчення дрейфує між Землею і зіркою.

Гра в удачу

Наскільки ймовірно подібне вирівнювання? Астрономи відзначають, що шансів дуже мало. До того ж, кожна каустика ассиметрична, що призводить до різкого збільшення, якщо зірка наближається з одного боку, але набагато розпливчастіші, якщо з іншого. Тобто, в залежності від сторони, зірка буде яскравіше протягом декількох годин або місяців. Після піку яскравості вона знову зникне.

Ключовий атрибут перших зірок полягає в тому, що вони сформувалися з суміші водню і гелію ранньому Всесвіті без важких хімічних елементів, на зразок вуглецю, кисню, заліза і золота.

Вчені відображають зірки по температурі і яскравості на діаграмі. Велика частина знаходиться вздовж головної послідовності. Сонце (внизу, праворуч) має тривалість життя в 6.4 млрд. Років. Перше покоління розпечене і виростає до вибуху наднової через кілька мільйонів років

Ще одним побаченим об’єктом може стати аккреційний диск навколо первинних чорних дір, сформованих після Великого Вибуху. Чорні діри були б фінальним еволюційним результатом массивнейших перших зірок. Якби зірки перебували в подвійній системі, то одна стала чорною дірою, живилася газом від супутника і сформувала плоский диск.

Аккреційний диск буде відображати інший спектр від першої зірки, тому що проходить через каустіку, створюючи поліпшену яскравість на більш коротких довжинах хвиль з розпеченої, самої внутрішньої частини диска.

Вчені вже вибрали кілька потенційних цілей, серед яких і галактичне скупчення «El Gordo». Команда сподівається на удачу і тривалість пошуку (весь час функціонування Джеймса Вебба).

За межами Уебба

Космічний телескоп Джеймс Вебб стане справжнім технічним дивом, але він не проіснує вічність. Наприклад, Хаббл знаходиться на орбіті з 1990 року і вже 5 разів обслуговувався астронавтами. Уебб планують розмістити на віддаленості в 1.5 млн. Км від Землі, а термін роботи спочатку був розрахований на 5-10 років (може дійти до 15-ти). Однак обслуговування не передбачено.

Тому планується створення нового телескопа на високій і сухий вершині обсерваторії Лас-Кампанас (Чилі). Це місце ідеально підходить для ІК-спостереження. В 2026 році GMT (Giant Magellan Telescope) буде володіти светособірающей поверхнею в 24.5 метрів, створеної з 7 окремих дзеркал. У певний період ці телескопи будуть працювати разом, тому вчені планують максимально скористатися всіма можливостями для пошуку перших зірок.

Ссылка на основную публикацию