Химический состав шаровых скоплений мог быть унаследован от облаков газа
Шаровые скопления — плотные группы древних звёзд — десятилетиями ставили астрофизиков в тупик. Внутри таких скоплений звёзды демонстрируют значительные вариации содержания лёгких элементов, например, азота и кислорода, при почти постоянном уровне железа. Долгое время считалось, что эти различия возникали уже внутри самого скопления: ранние звёзды загрязняли газ, из которого позже формировались новые светила.
Однако гипотеза «самообогащения» столкнулась с серьёзной проблемой — для объяснения наблюдаемых аномалий требовалось либо слишком много выброшенного звёздами вещества, что не сходилось с массовым балансом, либо привлечение экзотических типов звёзд. Новое исследование, опубликованное на сервере arXiv, предлагает иное решение.
Группа учёных провела космологические гидродинамические симуляции с учётом радиации и стандартной модели химического обогащения. В расчетах они выявили популяцию гигантских молекулярных облаков, внутренний химический состав которых в точности воспроизводит ключевые особенности шаровых скоплений: разброс по лёгким элементам и антикорреляцию азота и кислорода.
Согласно модели, такие облака возникают в момент возобновления звездообразования после вспышки активности галактики. Ранее выброшенный сверхновыми кислородосодержащий газ сталкивается с богатым азотом газом галактического диска, создавая химически неоднородную среду. В этих плотных областях как раз и формируются массивные звёздные скопления.
Таким образом, химические узоры шаровых скоплений оказываются не продуктом долгого внутреннего цикла, а «отпечатком пальцев» газовых потоков и процессов обогащения, происходивших в ранней Вселенной. Это означает, что шаровые скопления служат своеобразной летописью химической эволюции галактик на высоких красных смещениях.
Новый сценарий избавляет от необходимости в сложных механизмах самообогащения и позволяет объяснить наблюдения без привлечения экзотических звёзд. Авторы работы подчёркивают, что их результаты не отрицают полностью внутренние процессы, но показывают, что наследственный фактор мог играть определяющую роль.
Исследование открывает путь к более точному моделированию химической эволюции галактик и интерпретации данных телескопов, включая JWST. В будущем учёные планируют проверить предсказания модели на реальных наблюдениях шаровых скоплений разных возрастов.
