Дальние звезды тяжелее

Как выглядят звезды в нашей Галактике, хотя бы издалека, мы знаем. Но как они выглядят в других галактиках? Об этом можно только догадываться, ведь даже лучшие телескопы не различают в них отдельные светила. Впрочем, естественно предположить, что так же, как и в нашей.

Последние семьдесят лет это было общепринятым положением астрофизики. Ученые считали, что состав звезд всех галактик подобен популяции сотен миллиардов звезд Млечного Пути. Она представляет собой смесь массивных, средне- и маломассивных светил, взятых в определенных пропорциях. Эту зависимость числа светил в системе от их массы или диаметра ученые называют начальной функцией распределения. Она играет заметную роль во всех современных моделях образования и эволюции звезд.

Старые представления только что поколебали ученые Института Нильса Бора при Копенгагенском университете. Команда под руководством выпускника университета Альберта Снеппена (Albert Sneppen), курируемая профессором Чарльзом Штайнхардтом (Charles Steinhardt), проанализировала данные об излучении 140 000 галактик. Информация была взята из большой международной базы с более чем миллионом наблюдений галактического света (каталог COSMOS 2015).

Галактики эти находятся на разном удалении от нашей. От самой дальней из них до Земли свет идет дюжину миллиардов лет. Обычно мы видим свет от их массивных звезд, излучение менее ярких до нас не доходит. Общая закономерность звездных спектров в том, что цвет больших и массивных звезд голубой, в то время как маленькие и легкие звезды более желтые или красные. Сравнивая соотношение холодных и теплых цветов в дальней галактике, можно оценить пропорции легких и тяжелых звезд и тем самым судить об их функциях распределения.

Оказалось, звезды в дальних галактиках, как правило, более массивны, чем в нашей, причем чем дальше, тем они тяжелее. Этот вывод способен поставить под сомнение многие базовые представления современной астрофизики. Он даже может изменить наше понимание таких астрономических явлений, как образование черных дыр или сверхновых, которые берут начало от массивных звезд. Вывод также может поколебать представления об эволюции галактик, их рождении и смерти.

Как и почему умирают галактики, исследователи пока не понимают. Работа показывает, что менее массивные из изученных галактик продолжают формировать звезды, в то время как более тяжелые прекращают звездообразование. Профессор Штайнхардт утверждает, что это явление универсально.

The Astrophysical Journal. 931, 1, 57, 2022 - полный текст