После кропотливого анализа астрономам удалось уточнить возраст шарового звездного скопления HP1, входящего в нашу галактику Млечный Путь. Он составил приблизительно 12,8 миллиарда лет. Это означает, что данная совокупность звезд – одна из старейших не только в составе Галактики, но и во всей Вселенной.
Ископаемое Млечного Пути
Шаровое скопление HP1 известно астрономам давно, однако получить его изображения, достаточно четкие для точного установления спектральных характеристик, долгое время не удавалось из-за искажений, которые вносит земная атмосфера. Поэтому предыдущие попытки оценить возраст HP1 давали противоречивые результаты. Однако теперь, с использованием адаптивной оптики, компенсирующей атмосферные искажения, ученые получили снимки HP1 высокого разрешения, дающие четкую спектральную картину. Она и позволила установить возраст звезд скопления.
«Этот объект напоминает древнее ископаемое, скрытое в недрах центральной области Млечного Пути. Теперь мы можем датировать его далекой эпохой ранней юности Вселенной, – отмечает один из соавторов работы Стефано Соуза из Университета Сан-Паулу (Бразилия). – Жизнь его звезд продолжается уже 12,8 миллиарда лет. Это одни из самых старых светил, которые мы когда-либо наблюдали».
Древние скопления и галактическая структура
Если смотреть на галактику типа Млечного Пути с ребра, то можно видеть, что центральная часть несколько превышает по толщине галактический диск. Эта зона называется балджем (от англ. «вздутие»), и скопление HP1 прячется именно там.
Долгое время считалось, что наиболее древние шаровые скопления располагаются во внешних областях Галактики, в пределах так называемого сфероидального гало, а ближе к центральной части концентрируются более молодые структуры. Однако по итогам ряда исследований, и в том числе новой работы по изучению HP1, выяснилось, что около четверти из известных ныне 160 старых шаровых скоплений «проживают» в балдже.
Эти реликтовые образования – своего рода остатки строительного материала, уцелевшие с древнейших времен, когда шло формирование структуры Млечного Пути.
Установление возраста
Как астрономы устанавливают возраст далеких звезд? Прежде всего для этого необходимо знать расстояние до них. В шаровых скоплениях часто встречаются особые переменные звезды типа RR Лиры – короткопериодические цефеиды. Характер изменения блеска такой звезды дает возможность использовать ее в качестве «стандартной свечи» для определения расстояния. По 11 таким звездам в скоплении HP1 астрономы установили, что оно удалено от нас приблизительно на 21 500 световых лет.
Далее команда исследователей использовала данные наблюдений телескопа Gemini South, оснащенного системой адаптивной оптики, и архивные изображения с космического телескопа Хаббла, чтобы идентифицировать самые слабые объекты в скоплении. Знание расстояния позволило установить абсолютную величину этих звезд и, как следствие, более точно рассчитать другие их характеристики – светимость и спектральный класс.
Почему для определения возраста скопления астрономы выбирают объекты со слабым блеском? Дело в том, что яркие, горячие массивные звезды живут относительно недолго, а более скромные потенциально могут существовать десятки миллиардов лет.
Особенности спектров изученных звезд помогли определить очень важный параметр – металличность, или содержание тяжелых элементов в составе светила. Известно, что чем ниже этот показатель, тем, как правило, старше звезда.
Юность Галактики
Металличность важна для расчета возраста звезды, поскольку в ранней Вселенной практически отсутствовали химические элементы тяжелее гелия (все такие элементы астрономы относят к тяжелым и называют «металлами»). Они появились именно благодаря звездам – природным термоядерным реакторам.
Тусклые светила скопления HP1 оказались настолько бедны металлами, что исследовавшие их ученые убеждены: эти звезды родились, когда Вселенная имела возраст от силы миллиард лет. «Факт существования таких древних объектов свидетельствует о периоде звездообразования в балдже нашей Галактики, и теперь мы знаем точно, когда он протекал, а также можем уточнить химическую историю этих областей», – констатирует астроном Леандро Кербер, ведущий автор новой работы.
Так что дальнейшее изучение шарового скопления HP1 и других подобных ему древних структур, безусловно, позволит узнать много нового о молодости Млечного Пути, о процессах его образования и ранней эволюции.
