Моделирование MEGATRON объяснило плато железа в карликовых галактиках

Моделирование MEGATRON связало плато железа в карликовых галактиках со вспышками первых звезд

Космологические расчеты воспроизвели наблюдаемый уровень металличности ультратусклых спутников Млечного Пути через обогащение единичными сверхновыми звезд первого поколения.

Космологическое радиационно-гидродинамическое моделирование MEGATRON объяснило природу одинакового содержания железа в самых тусклых карликовых галактиках, окружающих Млечный Путь, сообщили авторы исследования в The Open Journal of Astrophysics doi.org. Проект вели ученые из Университета Бата совместно с коллегами из Чикагского университета и Парижского института астрофизики, рассчитав динамику газа, радиацию и химию более 80 типов атомов и молекул до красного смещения z ≈ 8 doi.org.

У относительно крупных карликовых систем падение массы сопровождается снижением содержания железа, однако у самых мелких галактик эта зависимость выходит на постоянное плато doi.org. В среднем их звезды содержат около одной трехсотой доли железа относительно Солнца. В четырех сценариях расчетов с разными параметрами обратной связи от звезд второго поколения сформировалось более 500 небольших галактик, при этом около 78% наименее массивных систем попали точно в диапазон наблюдаемого плато doi.org.

Обогащение единичными сверхновыми

Поскольку вариации параметров звезд второго поколения не изменили результат, авторы связали плато со звездами популяции III doi.org. В большинстве смоделированных карликовых галактик железо появилось в результате единственного взрыва первичной звезды массой от 160 до 300 масс Солнца doi.org. При таких термоядерных вспышках, вызванных нестабильностью рождения пар, образуется около 5 масс Солнца железа doi.org.

Столь мощные взрывы способны выбросить вещество за пределы мелких систем, но жесткое ультрафиолетовое излучение Лаймана — Вернера от протогалактики разрушало молекулярный водород и подавляло гравитационный коллапс в самых мелких сгустках doi.org. Первые звезды формировались только в более массивных гало темной материи и газа массой порядка 10 млн масс Солнца, гравитация которых удержала выброшенное железо doi.org.

Прогноз дефицита железа

Моделирование также показало наличие хвоста распределения: около 20% карликовых галактик оказываются бедны железом doi.org. Это происходит, когда взрывается менее массивная первичная звезда массой около 140 масс Солнца, производящая примерно в десять раз меньше железа doi.org. В выборке расчетов около 22% малых систем оказались ниже плато doi.org. Среди 38 измеренных реальных ультратусклых галактик таких объектов пока не зафиксировано; вероятность необнаружения авторы оценили в 0,02% doi.org.

Моделирование MEGATRON связало плато железа в карликовых галактиках со вспышками первых звезд

Обогащение единичными сверхновыми

Прогноз дефицита железа

Источники · 2

Читайте также

Учёные UFSC определили влияние уклона рельефа и состава видов на углерод в лесу