В течение 100 миллионов лет после большого взрыва Вселенная была темной и заполнена водородом и гелием. Затем появились первые звезды, и в результате реакций термоядерного синтеза внутри звезд были созданы более тяжелые элементы (называемые «металлами», что означает все, что тяжелее гелия).
Эти металлы распространились по галактикам в результате взрыва сверхновых. Изучение сверхновых первого поколения дает представление о том, как выглядела Вселенная, когда образовались первые звезды, галактики и сверхмассивные черные дыры, но на сегодняшний день трудно отличить сверхновую первого поколения от обычной сверхновой.Новое исследование, опубликованное в The Astrophysical Journal под руководством исследователя проекта ИПМУ Кавли Алексея Толстова, выявило характерные изменения между этими типами сверхновых после экспериментов с моделями сверхновых, основанными на чрезвычайно бедных металлами звездах и практически без металлов. Эти звезды являются хорошими кандидатами, потому что они сохраняют свой химический состав на момент своего образования.
«Взрывы звезд первого поколения имеют большое влияние на последующее формирование звезд и галактик. Но сначала нам нужно лучше понять, как выглядят эти взрывы, чтобы обнаружить это явление в ближайшем будущем. Самое сложное здесь — это конструкция надежных моделей, основанных на наших текущих исследованиях и наблюдениях.
Обнаружив фотометрические характеристики бедных металлами сверхновых, я очень счастлив сделать еще один шаг к нашему пониманию ранней Вселенной ». — сказал Толстов.Как и все сверхновые, светимость сверхновых с низким содержанием металлов показывает характерный подъем до максимальной яркости, за которым следует спад.
Явление начинается, когда звезда взрывается яркой вспышкой, вызванной ударной волной, выходящей с поверхности звезд-прародителей после фазы коллапса ядра. После прорыва ударной волны следует длительная фаза «плато» с почти постоянной светимостью, продолжающаяся несколько месяцев, перед медленным экспоненциальным затуханием.
Международное сотрудничество под руководством Института физики и математики Вселенной им. Кавли (Kavli IPMU) обнаружило, что цвет сверхновых во время определенной фазы может быть индикатором обнаружения самых далеких и самых старых сверхновых во Вселенной — более чем 13 миллиардов лет.
В течение 100 миллионов лет после большого взрыва Вселенная была темной и заполнена водородом и гелием. Затем появились первые звезды, и в результате реакций термоядерного синтеза внутри звезд были созданы более тяжелые элементы (называемые «металлами», что означает все, что тяжелее гелия).Команда рассчитала кривые блеска сверхновых с низким содержанием металлов, производимых голубыми сверхгигантами, и «богатых металлами» красных сверхгигантов. И фазы прорыва ударной волны, и фазы "плато" короче, голубее и слабее для сверхновой с низким содержанием металлов по сравнению с сверхновой с высоким содержанием металлов.
Команда пришла к выводу, что синий цвет можно использовать как индикатор низкометаллического предшественника. Расширяющаяся Вселенная затрудняет обнаружение излучения первой звезды и сверхновой, которое смещается в длину волны, близкую к инфракрасной.
Но в ближайшем будущем новые большие телескопы, такие как космический телескоп Джеймса Уэбба, запуск которого запланирован на 2018 год, смогут обнаруживать первые взрывы звезд во Вселенной и, возможно, смогут идентифицировать их с помощью этого метода. Подробности этого исследования были опубликованы 21 апреля 2016 г.