Непосвященных иногда приводит в изумление, с каким упорством астрономы по всему миру продолжают исследовать отдельные звезды — индивидуально, одну за другой. Ученые следят за их блеском, часами собирают свет, чтобы построить звездный спектр, измеряют магнитное поле, скорость вращения и прочие характеристики. А ведь звезд-то на небе не счесть, и кажется, это занятие более всего напоминает коллекционирование марок в том негативном смысле, который вкладывал в это словосочетание Эрнест Резерфорд.
Химическая история
Однако эта кропотливая работа — единственный способ разобраться в истории нашего мира, выяснить, как во Вселенной появилось вещество, из которого сделаны наша планета, наши леса, поля и горы, да и мы сами. Потому что почти все элементы, что играют ключевую роль в жизни, были сварены в звездах предыдущих поколений. Изначально Вселенная состояла из смеси легчайших атомов — водорода и гелия в соотношении 3:1 (по массе) с крохотной примесью нескольких других легких элементов. И лишь в ходе ядерных реакций, дающих энергию светилам, рождались углерод, кислород, азот, кальций. А скажем, цинк, медь, мышьяк или свинец вообще появились лишь при первых взрывах сверхновых.
Из-за отсутствия тяжелых элементов — металлов, как зовут астрономы все атомы тяжелее гелия, даже устройство самых первых звезд было не таким, как у сегодняшних светил: современные звезды используют углерод, кислород и азот в качестве своего рода ядерных катализаторов. Да и родиться современные звезды могут массой хоть в десяток раз меньше Солнца. А те, первые звезды родились огромными, в сотни раз тяжелее нашего светила, и быстро проживали свою жизнь совсем по другим законам.
Но это все если верить теории — до наших-то времен ни одна из первых звезд не дожила. Чтобы проверить теоретические построения и выяснить истинную химическую историю мира, приходится разбираться в тонких подробностях химического состава доживших до нас светил второго и последующих поколений, все более и более богатых тяжелыми элементами. Они сформировались из газа, частично обогащенного элементами, сваренными в недрах звезд предыдущих поколений, а значит, в химическом составе современных светил можно поискать следы, оставленные первыми звездами.
Признаки старости
Понятно, что чем старше звезда, тем проще искать следы древности. Именно поэтому астрономы проводят ночь за ночью в поисках самых старых звезд, менее всего обогащенных, как они выражаются, металлами.
Подробно изучить элементный состав можно, лишь получив спектр звезды, а на это требуется довольно много времени — телескоп должен накопить достаточно фотонов самой разной длины волны, чтобы перебороть неустранимый шум приемника излучения. К счастью, у астрономов есть признаки, по которым звезду можно заподозрить в старости, в первую очередь ее цвет (по сути, это тоже спектр, только с очень плохим спектральным разрешением).
Помогают и особенности движения в Галактике. Старые звезды, как правило, движутся не в дисковой компоненте Млечного Пути, а в сфероидальной. Ведь даже если они родились вблизи плоскости Галактики, где рождается большинство звезд сегодня, долгие годы сближения с соседками наклоняют их орбиты. К сожалению, это означает, что старая звезда с большой вероятностью будет далеко от нас. Значит, лишь небольшая часть ее излучения долетит до Земли, и изучать его окажется тяжело.
Как найти реликтовую звезду
Найти звезду можно при помощи бинокля или небольшого телескопа в созвездии Андромеды, недалеко от его границы с Персеем. Если желаете ее точно идентифицировать — это единственная желтая звезда 9−й величины, лежащая точно на линии, соединяющей звезду Аламак (гамма Андромеды) и Мирфак (альфа Персея), точно в 1/3 пути от первой к последней. Координаты звезды — 02 26 49.7 п.в., +44 57 46 скл.
Старушка на любителя
Астрономам из Японии и США под руководством Хироко Ито удалось найти самую яркую на сегодняшний день звезду-старушку. Этот объект носит название BD+44 493 и расположен примерно в 1,5 тыс. световых лет от Земли. Относительная близость BD+44 493 позволяет увидеть ее даже в бинокль — у нее 9−я звездная величина. Если хотите своими глазами увидеть реликтовое светило — наведите бинокль на границу созвездий Андромеды и Персея, она окажется в поле зрения. Ближайшая ее реликтовая конкурентка по яркости тусклее 12−й звездной величины, такого в бинокль уже не увидишь.
Вглядитесь в BD+44 493. Это одно из первых светил, похожих на Солнце. Оно принадлежит ко второму поколению звезд (Солнце — к третьему, если не к четвертому), и непосредственными предшественницами BD+44 493 были первые «звезды-монстры». Именно они оставили этой звезде чуть-чуть железа (его процентное содержание здесь в 3 тыс. раз меньше, чем на Солнце), но почти не дали свинца, стронция и многих других элементов. Зато дали подозрительно много углерода — и это тоже примечательная особенность таких светил.
Высокая яркость BD+44 493 позволила получить спектр этой звезды с беспрецедентной точностью. Ито и ее коллеги смогли даже выяснить, как именно погибла предшественница реликтового светила. По их мнению, это была одна из тусклых сверхновых; такие взрывы происходили со звездами, не успевшими произвести достаточно тяжелых элементов, чтобы выбросить в окружающую среду заметное количество радиоактивного никеля, распад которого как раз и обеспечивает длительное свечение расширяющейся оболочки от взрыва.
Подробный анализ спектра реликтовой звезды находится в очень хорошем соответствии с этой моделью, пишут авторы статьи «BD +44 493: посланница ранней Вселенной 9−й звездной величины»; работа принята к публикации в Astrophysical Journal Letters.
Спектр посланника дает надежду, что мы на верном пути и рано или поздно поймем, откуда появилось все то, из чего мы сделаны.