Звезда, которой не может быть, может быть

[Дмитрий Вибе]

Пронеслись по научным новостям сообщения с паническим заголовком "Звезда, которой не может быть", инспирированным пресс-релизом ESO (http://www.eso.org/public/news/eso1132/).  Если удалить панику и пиар, то смысл сообщения сводился к следующему. Найдена звезда с металличностью 4.5 · 10^–5 солнечной, которая (в отличие от других известных звёзд экстремально низкой металличности) не переобогащена элементами CNO. Точнее, в её спектре признаки этих элементов не обнаружены, что позволяет оценить верхнюю границу их содержания. Верхний предел содержания С и О оказался ниже критического значения, которое по некоторым оценкам необходимо для обеспечения сброса энергии, выделяющейся при протозвёздном сжатии, при условии что стоком энергии является излучение в линиях тонкой структуры иона углерода и нейтрального кислорода.

Рафаэла Шнайдер с коллегами рассматривают эту проблему (http://arxiv.org/abs/1109.2900) и приходят к выводу, что с точки зрения сброса энергии излучение в линиях работает только при относительно невысоких плотностях. Поскольку образование звёзд -- это высокие плотности, там определяющую роль играет другой механизм охлаждения: передача тепловой энергии газа пылинкам и её последующее переизлучение в субмм и ИК-диапазоне. Этот механизм начинает эффективно работать при отношении масс пыль-газ порядка (2.6–6.3) · 10^–9 (сейчас оно 0.01). Так что обилие кислорода и углерода не имеет прямого касательства к тому, может звезда образоваться или нет.

[Golossvyshe]

Но из чего же состоят пылинки, как не из тяжёлых элементов?

В условиях "рафинированного" водородно-гелиевого облака не должно быть и пыли.

[vika vorobyeva]

Насколько я понимаю, первичный нуклеосинтез, кроме гелия, "производит" и немного лития. Так что чистейшей ("рафинированной", как Вы говорите) смеси водорода и гелия во Вселенной, возможно, никогда и не было.

В статье отмечается, что для механизма охлаждения газа путем передачи тепловой энергии пылинкам нужно совершенно ничтожное количество тяжелых элементов - 10^-6 от современного содержания. А в звезде их даже несколько больше (4.5 10^-5). Так что никакого чуда

[Golossvyshe]

Насколько я понимаю, первичный нуклеосинтез, кроме гелия, "производит" и немного лития. Так что чистейшей ("рафинированной", как Вы говорите) смеси водорода и гелия во Вселенной, возможно, никогда и не было.

В статье отмечается, что для механизма охлаждения газа путем передачи тепловой энергии пылинкам нужно совершенно ничтожное количество тяжелых элементов - 10^-6 от современного содержания. А в звезде их даже несколько больше (4.5 10^-5). Так что никакого чуда

Невозможно себе представить чисто литиевую пыль.  Это уже само по себе будет космическим чудом.

Да и возможно ли вообще пылеобразование при столь ничтожной концентрации?

В общем, загадка таки имеет место.

p.s. До сих пор я полагал, что чисто водородно-гелиевыми могли быть лишь первичные звёзды-сверхгиганты. Конечно, для масс облака > 1000 sol уже "просто некуда деваться", и сжатие может идти вплоть до миллиардов градусов, пока не начнётся охлаждение через образование нейтринных пар.

А тут звезда умеренной массы. Да это облако должно было "растрепать" гравитационными воздействиями сорседей задолго до формирования звезды, раз нет возможности быстрого и эффективного сжатия.

[vika vorobyeva]

Можно представить себе еще гидрид лития... хотя я не настаиваю на этой версии

Самые первые звезды, скорее всего, и были очень массивными. Но эта звезда - не самая первая (раз в ней есть чуть-чуть тяжелых элементов). Более того, в ней достаточно тяжелых элементов, чтобы газ эффективно охлаждался при ее образовании. Поэтому загадки нет. Есть очень древняя малометалличная звезда.

[Дмитрий Вибе]

Но из чего же состоят пылинки, как не из тяжёлых элементов?

В исходной статье основной упор делался не на тяжёлые элементы вообще, а конкретно на кислород и углерод.

[Фома]

самопиар, такой же, как и с нейтрино...

[ivanij]

Можно представить себе еще гидрид лития... хотя я не настаиваю на этой версии

Самые первые звезды, скорее всего, и были очень массивными. Но эта звезда - не самая первая (раз в ней есть чуть-чуть тяжелых элементов). Более того, в ней достаточно тяжелых элементов, чтобы газ эффективно охлаждался при ее образовании. Поэтому загадки нет. Есть очень древняя малометалличная звезда.

 Можно ли сказать, что это какой-нибудь "промежуточный" тип?
 Действительно ли, что такая звезда найдена пока в единственном экземпляре? Есть ли программа поиска других таких же звёзд?

[Kweni]

А не может ли быть такой сценарий: чистое водородно-гелиевое облако сжимается и образует двойную звезду: одна из них большой массы (такая, как обычные звёзды первого поколения), а другая маленькая. Большая звезда вскоре взрывается как сверхновая, продукты взрыва попадают на вторую звезду и слегка обогащают её тяжёлыми элементами. Эту вторую звезду мы и видим сейчас.

[ivanij]

А не может ли быть такой сценарий: чистое водородно-гелиевое облако сжимается и образует двойную звезду: одна из них большой массы (такая, как обычные звёзды первого поколения), а другая маленькая. Большая звезда вскоре взрывается как сверхновая, продукты взрыва попадают на вторую звезду и слегка обогащают её тяжёлыми элементами. Эту вторую звезду мы и видим сейчас.

 Тогда остаток вспышки сверхновой мы тоже могли бы наблюдать. Но не наблюдаем.

[Kweni]

Остаток вспышки сверхновой через 14 миллиардов лет уже невозможно наблюдать.
Ведь эти звёзды первого поколения жили очень недолго.

[ivanij]

 Ну почему же... Возраст "чёрных дыр" соизмерим с возрастом Вселенной. Кажется, и сейчас проблема поиска первичных чёрных дыр - тема обсуждаемая.

[Kweni]

А,... я думал под остатком вы понимаете туманность - расширяющуюся оболочку. Если чёрная дыра, это другое дело.

Если звезда при взрыве сверхновой осталась двойной, то чёрная дыра должна будет обнаружиться по допплеровскому сдвигу линий в спектре из-за орбитального движения.  А если при взрыве двойная распалась? Тогда ничего и не обнаружишь.