Группа астрономов, работающая на Атакамской Большой миллиметровой/субмиллиметровой антенной решетке ALMA, зарегистрировала фтор в галактике, расположенной настолько далеко, что свет от нее идет к нам более 12 миллиардов лет. Об исследовании сообщается в пресс-релизе Европейской Южной обсерватории.
«Как и большинство окружающих нас элементов, фтор образуется в звездах, но до сих пор мы точно не знали, как именно это происходит. Мы даже не знали, звезды какого типа производят большую часть фтора во Вселенной!» — говорит руководитель исследования Максимильен Франко (Maximilien Franco) из Хертфордширского университета.
Франко и его сотрудники нашли фтор (в составе фторида водорода) 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 звезды, в которых образовался фтор, должны были пройти свой жизненный путь и умереть очень быстро.
Исследователи пришли к выводу, что наиболее вероятные очаги образования фтора — звезды Вольфа — Райе, очень массивные звезды, жизнь которых продолжается всего несколько миллионов лет. Только так, говорят астрономы, можно объяснить найденное ими количество фторида водорода. Звезды Вольфа — Райе 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.
В прошлом предлагались и другие сценарии образования и выброса фтора — например, при пульсациях гигантских проэволюционировавших звезд с массами в несколько масс Солнца, так называемых звезд асимптотической ветви гигантов. Но участники группы Франко считают, что эти сценарии — а для осуществления некоторых из них требуются миллиарды 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 миллиарда лет. Эти измерения оказались совершенно неожиданными, — говорит профессор Хертфордширского университета Тияки Кобаяси (Chiaki Kobayashi). — 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 удаленных квазарах — ярких объектах, энергия которых связана с присутствием сверхмассивных черных дыр в центре некоторых галактик. Но никогда еще 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 решетки 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 Землей 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.
Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.