Первые звёзды Вселенной вращались с огромной скоростью

Принято считать, что первичные звёзды, образовавшиеся после Большого взрыва, были очень массивными. Именно они создали запас металлов (элементов тяжелее гелия), которые затем были включены в состав маломассивных звёзд, доживших до наших дней и доступных для наблюдения. Оценивая относительное содержание тяжёлых элементов в этих объектах, астрономы могут сделать какие-то выводы о характеристиках их массивных предшественников.

Скопление NGC 6522, заинтересовавшее интернациональную научную группу под руководством Кристины Кьяппини (Cristina Chiappini) из Потсдамского астрофизического института, расположено в созвездии Стрельца. Поскольку возраст NGC 6522 превышает 12 млн лет, на свойства газа, из которого формировались старейшие его представители, могли повлиять только массивные (более чем в 10 раз превосходившие по массе Солнце) и короткоживущие звёзды.

Действительно, ранее было установлено, что восемь звёзд скопления имеют такие элементные характеристики (скажем, повышенное — по сравнению с солнечным — соотношение концентраций европия и железа [Eu/Fe]), которые отвечают образованию из газа, обогащённого при участии массивных светил. В то же время эта восьмёрка обнаруживает аномальное высокие концентрации [Ba/Fe] и [La/Fe], что считается признаком нуклеосинтеза в маломассивных звёздах и так называемого медленного процесса захвата нейтронов, s-процесса.

Недавно теоретики нашли способ устранить это противоречие: оказалось, что в быстро вращающихся массивных звёздах с низким содержанием металлов "продуктивность" s-процесса может увеличиваться на четыре порядка. Чтобы собрать доказательства этого, г-жа Кьяппини и её коллеги выполнили повторный анализ спектров восьми звёзд NGC 6522, снятых "Очень большим телескопом". Как выяснилось, в проведённых ранее исследованиях была упущена одна деталь: помимо прочего, светила NGC 6522 имеют избыточное содержание стронция и иттрия [Sr/Fe] и [Y/Fe].

Во вращающихся с огромной скоростью звёздах, поясняют авторы, происходит эффективное смешивание газа из верхних и нижних слоёв. Развивающиеся в результате этого ядерные реакции дают значительный поток нейтронов, которые захватываются ядрами тяжёлых элементов, что и ведёт к образованию стронция и иттрия. Моделирование показало, что экспериментальные данные соответствуют скорости вращения поверхности первичных звёзд в 1 800 000 км/ч. У нашего Солнца эта скорость составляет "всего" 7 200 км/ч, а у известных массивных звёзд Млечного Пути — около 360 000 км/ч.

Если звёзды в молодой Вселенной вращались столь быстро, их гибель могла сопровождаться мощными гамма-всплесками. "Обнаружить сами первичные звёзды нам, скорее всего, не удастся, — замечает американский астроном Джейсон Тамлинсон (Jason Tumlinson). — А вот гамма-всплески, различимые на очень больших расстояниях, мы можем зарегистрировать. Рост оценочной частоты их возникновения автоматически повышает наши шансы на успех". Поиск удалённых гамма-всплесков станет одной из основных задач нескольких планируемых космических миссий — к примеру, проекта Joint Astrophysics Nascent Universe Satellite.