Сучасні зірки відрізняються від зірок минулих поколінь різноманітністю елементів. Але як відрізнити старі поколонія зірок від ще давніших? У тих та інших металевість вкрай низька, а щоб вивчити історію зіркоутворення у Всесвіті, нам потрібні найдавніші світила. Авторам нового дослідження вдалося знайти відмінну характеристику таких зірок у нашій Галактиці.
Ми знаємо, де шукати стародавні зірки — у надтьмяних карликових галактиках, супутниках Чумацького Шляху. Вони сформувалися понад 12 мільярдів років тому. Зірки в них відрізняються вкрай низькою металевістю зі співвідношенням заліза до водню [Fe/H] від мінус двох до мінус трьох. У деяких вона ще нижча — близько мінус чотирьох. «Нормою» вважається металевість Сонця ([Fe/H] = 0).
Після епохи реіонізації зіркоутворення у цих надтьмяних карликових галактиках зупинилося. Зірки з низькою металевістю вкрай довгоживучі, тому хімічний склад таких галактик майже не змінився. Проблема в тому, що ці зірки знаходяться далеко від нас, до того ж вони надзвичайно тьмяні. Наші прилади можуть розрізнити лише деякі з них – найяскравіші холодні червоні гіганти, та й то на межі своїх можливостей. Вибірка виходить вкрай нерепрезентативна.
Нам потрібні зірки, як у цих стародавніх галактиках, тільки щоб вони були ближче до нас. Чумацький Шлях формувався якраз через послідовне злиття таких стародавніх скупчень. Тому стародавні зірки літають (посилання) навіть на околицях центру Чумацького Шляху, але найпростіше їх знайти в гало Галактики. Проблема в тому, що «звичайні», тобто молодші зірки гало, теж відрізняються низькою металевістю. Рішення знайшла група дослідників із Массачусетського технологічного інституту (США).
У новій роботі, результати якої опубліковані в журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, астрономи вивчили шість зірок з гало з вкрай низькою металевістю. Вони провели додаткові спостереження за об’єктами з метою максимально точно виміряти вміст елементів. Отримані дані вчені співвіднесли з іншими оглядами.
Зіставляючи показники шести відібраних зірок із зірками гало та зірками з карликових галактик, автори дослідження вивели характеристику, що відрізняє стародавні зірки від зірок гало — зміст стронцію та барію. Особливо важливим виявилося співвідношення стронцію до водню [Sr/H]. Воно має бути нижчим за мінус 4,5. За цими двома елементами можна відсіяти справді древні зірки.
Щоб перевірити свої висновки, вчені відстежили рух цих світил за даними огляду «Гайя». Виявилося, що всі об’єкти рухаються в протилежному напрямку щодо обертання Галактики. Значить, вони не утворилися тут, а приєдналися в результаті «вливання» стародавнього скупчення в Чумацький Шлях. Усі три зірки знаходяться у різних точках гало на відстані близько 30 тисяч світлових років від нас. Для порівняння: діаметр диска Чумацького Шляху – приблизно 100 тисяч світлових років.
Автори статті запропонували називати такі об’єкти зірками із «маленьких захоплених зіркових систем» (small accreted stellar systems, SASS). Дослідники припустили, що серед зірок SASS можуть бути світила з вищим вмістом стронцію, але тоді буде надто висока ймовірність переплутати їх із «рідними» об’єктами гало.
Вивчивши інші огляди та дослідження, вчені знайшли в гало ще 61 зірку з низьким вмістом стронцію. Судячи з різноманітності їх складу, в перших SASS, «підхоплених» Галактикою, було не так багато наднових. Причому ці наднові давали вкрай нерівномірну кількість та вміст елементів. Проте вони були різноманітними. Значить, мабуть, з найдавніших часів у Всесвіті формувалася більшість, якщо навіть не всі хімічні елементи, хоча кількість їх у ранньому Всесвіті і не була великою.