Астрономы пытаются понять, как зажигались первые звезды

Популярная механикаНаука

Они были первыми: самые старые звезды

Заглядывая в далекие глубины молодой вселенной, астрономы пытаются понять, как зажигались первые звезды.

Алексей Левин

Еще лет двадцать назад была известна лишь горсточка галактик старше семи миллиардов лет (этот порог соответствует космологическому красному смещению, превышающему единицу). Некоторые ученые даже открыто сомневались, что столь древние звездные скопления в самом деле существуют в значительных количествах. Устранению этого заблуждения помог случай. В 1995 году руководитель научных программ космического телескопа «Хаббл» Роберт Уильямс попросил у нескольких авторитетных астрономов совета, как лучше всего использовать ту долю обсервационного времени, которой он распоряжался по своему усмотрению. Часы горячих споров ни к чему не привели — каждый участник встречи отчаянно боролся за собственную программу. И тогда кто-то предложил просто направить телескоп в любую точку небесной сферы и «просверлить там дыру максимальной глубины» (именно в таких выражениях).

Эта идея оказалась на редкость плодотворной. В рамках нового проекта HDF (The Hubble Deep Field) орбитальная обсерватория более десяти суток наблюдала участок небесной сферы площадью в 5,25 квадратной угловой минуты. В результате было обнаружено несколько тысяч сверхдалеких галактик, часть которых (с красным смещением порядка 6) возникла всего через миллиард лет после Большого взрыва. Стало совершенно ясно, что процесс возникновения звезд и звездных скоплений шел полным ходом, когда Вселенная была в 20 раз моложе своего нынешнего возраста. Дальнейшие наблюдения в рамках проектов HDF-South и Great Observatories Origins Deep Survey только подтвердили эти выводы. А в январе 2011 года астрономы из Нидерландов, США и Швейцарии сообщили о вероятной идентификации галактики с более чем десятикратным красным смещением, возникшей не позднее 480 млн лет после Большого взрыва. Можно надеяться, что уже в нынешнем десятилетии космические и наземные телескопы отловят звездный свет с двадцатикратным красным смещением, который ушел в космос, когда Вселенной было не более 300 млн лет.

0fa6a6c4e44be208366ce6c6104b3e82.jpg

Отдельные звезды первого поколения, в отличие от составленных из них галактик, еще не обнаружены. Это и понятно — их излучение достигает Земли в виде очень слабых потоков фотонов, отодвинутых красным смещением в далекую инфракрасную зону. Однако за несколько сотен миллионов лет с момента своего рождения эти светила (их также называют звездами популяции III) так повлияли на состав межгалактического вещества, что эти изменения замечают даже современные телескопы. С другой стороны, теоретики неплохо разбираются в процессах, которые свыше 13 млрд лет назад впервые запустили процесс рождения звезд и звездных скоплений.

Отдельные звезды первого поколения, в отличие от составленных из них галактик, еще не обнаружены. Это и понятно — их излучение достигает Земли в виде очень слабых потоков фотонов, отодвинутых красным смещением в далекую инфракрасную зону. Однако за несколько сотен миллионов лет с момента своего рождения эти светила (их также называют звездами популяции III) так повлияли на состав межгалактического вещества, что эти изменения замечают даже современные телескопы. С другой стороны, теоретики неплохо разбираются в процессах, которые свыше 13 млрд лет назад впервые запустили процесс рождения звезд и звездных скоплений.

29176f5125742e0673b6a5267949c116.jpg
Астрономам известны совсем новенькие суперсветила. Пальма первенства принадлежит звезде R136a1, открытой в 2010 году. Она отстоит от Земли на какие-то 160 000 световых лет. Сейчас она тянет на 265 солнечных масс, хотя при рождении имела массу в 320 солнечных. R136a1 около миллиона лет, но она выбрасывает вещество в пространство с такой силой, что за это время похудела на 17%! Поскольку первые звезды появлялись на свет с массой того же порядка, можно предположить, что и они так же интенсивно теряли материю. Однако с выводами торопиться не стоит. Генерация звездного ветра происходит при существенном участии элементов тяжелее гелия, которыми первые звезды не располагали, поэтому вопрос остается открытым.

Облака-предшественники

Звезды образуются из диффузной космической материи, сгустившейся под действием сил гравитации. В общих чертах этот механизм был ясен еще Ньютону, что следует за датированного 1961 годом письма, адресованного филологу Ричарду Бентли. Разумеется, современная наука сильно обогатила ньютоновское объяснение. В начале прошлого века британский астрофизик Джеймс Джинс доказал, что газовое облако коллапсирует лишь в том случае, если его масса превышает определенный предел. Когда газ стягивается к центру облака, возрастает его давление и возникают звуковые волны, распространяющиеся к периферии. Если их скорость меньше скорости гравитационного стягивания газа, облако продолжает коллапсировать, увеличивая плотность вещества в центральной зоне. Поскольку скорость звука пропорциональна квадратному корню температуры, а темп гравитационного сжатия возрастает вместе с массой, газовое облако коллапсирует тем легче, чем оно холоднее и тяжелее.

Во времена юной Вселенной в возрасте нескольких десятков миллионов лет космический газ состоял из водорода (76% массы) и гелия (24%), образовавшихся через несколько минут после Большого взрыва (плюс совсем немного лития). Его температура не особенно отличалась от температуры реликтового микроволнового излучения, которая к тому времени составляла около 100К. Пространство было заполнено и темной материей, плотность которой тогда была довольно высока (сейчас из-за расширения Вселенной она в десятки раз меньше). Темная материя, как и обычная, служит источником тяготения и потому вносит вклад в полную гравитационную массу газовых облаков. В этих условиях масса Джинса составляет примерно 105 солнечных масс. Это и есть нижний предел полной массы скоплений обычной (барионной) и темной материи, из которых могли родиться первые звезды. Для контраста следует отметить, что звезды нашей Галактики, в том числе и Солнце, появились на свет без всякой помощи темной материи.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Водолей – холодный, Рыбы – тихие. Самый темпераментный знак зодиака – кто это? Водолей – холодный, Рыбы – тихие. Самый темпераментный знак зодиака – кто это?

Какие знаки зодиака отличаются страстным, ярким темпераментом

Cosmopolitan
5 ошибок Игоря Яременко, сооснователя AppScience 5 ошибок Игоря Яременко, сооснователя AppScience

Пять самых критичных ошибок сооснователя AppScience

Inc.
Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие

Двадцать разных способов мастурбации на любой вкус и цвет

Cosmopolitan
Уронили гроб, помпезный пафос, парад и принудиловка: воспоминания и мифы о похоронах Брежнева (и видео) Уронили гроб, помпезный пафос, парад и принудиловка: воспоминания и мифы о похоронах Брежнева (и видео)

Самые помпезные похороны в истории СССР (после похорон Сталина)

Maxim
От Тома Круза до Мадонны: самые шокирующие бьюти-трансформации звезд От Тома Круза до Мадонны: самые шокирующие бьюти-трансформации звезд

Знаменитости, для которых вмешательство во внешность имели серьезные последствия

Cosmopolitan
«Мы забираем документы»: когда пора менять школу? «Мы забираем документы»: когда пора менять школу?

Иногда родителям приходится задуматься: а комфортно ли ребенку на учебе?

Psychologies
15-минутный город будущего или как будут жить наши потомки 15-минутный город будущего или как будут жить наши потомки

По мнению ученых и экоактивистов, будущее за компактными локациями

Playboy
5 ошибок Дмитрия Федорова, основателя сервиса по доставке еды Catery 5 ошибок Дмитрия Федорова, основателя сервиса по доставке еды Catery

Основатель сервиса Catery — об ошибках, которые мешали его бизнесу развиваться

Inc.
Как менялась Анфиса Чехова: вес 100 кг, комплексы и фотошоп — в прошлом Как менялась Анфиса Чехова: вес 100 кг, комплексы и фотошоп — в прошлом

Снимки Анфисы Чеховой, сделанные в разные годы. Процесс преображения теледивы

VOICE
Утопия или повседневность? Почему рано говорить о метавселенных Утопия или повседневность? Почему рано говорить о метавселенных

Откуда взялась идея metaverse, что она из себя представляет?

Популярная механика
Почему шумит в ушах? Что это за симптом и как его лечить Почему шумит в ушах? Что это за симптом и как его лечить

Почему возникает шум в ушах и нужно ли обращаться с ним к врачу?

РБК
Perlan 2: самолет, которому не нужно топливо Perlan 2: самолет, которому не нужно топливо

Сверхлегкий летательный аппарат Perlan 2

Популярная механика
Старение — это эволюционная ошибка. Ученые уверены, что его можно избежать Старение — это эволюционная ошибка. Ученые уверены, что его можно избежать

Старение — естественный процесс или ошибка?

Популярная механика
Вредно ли заряжать телефон по ночам? Вредно ли заряжать телефон по ночам?

Как и когда заряжать смартфон наилучшим образом

CHIP
10 легальных антидепрессантов 10 легальных антидепрессантов

Мы собрали средства от вселенской тоски, на которые не нужен рецепт врача

Maxim
Как решить проблему зависимости от азартных игр в России Как решить проблему зависимости от азартных игр в России

В России нет организаций, которые помогли бы бороться с игровой зависимостью

СНОБ
По зову природы По зову природы

Мари Коберидзе во время родов отказалась от анестезии в пользу медитации

Tatler
Звук помог пленить спин Звук помог пленить спин

Физики исследовали эффект когерентного пленения спина

N+1
Своя игра Своя игра

Стася Милославская в премьере спектакля «Двенадцатая ночь, или Все что угодно»

Grazia
Бренд-менеджер «Онегина» — о тонкости вкусов и неизвестной сказке Пушкина Бренд-менеджер «Онегина» — о тонкости вкусов и неизвестной сказке Пушкина

Бренд «Онегин» придумал оригинальную арт-концепцию под запуск нового проекта

РБК
Сообразили на троих Сообразили на троих

Александр Цыпкин стал амбассадором компании, продающей товары для взрослых

Playboy
В каких продуктах много витамина D В каких продуктах много витамина D

Как дефицит витамина D можно восполнить с помощью рациона

РБК
Наши все дома Наши все дома

Как устроить в обычной квартире новогоднюю вечеринку, выгнав всех из смартфонов?

Cosmopolitan
10 знаменитых изобретений, пришедших из неожиданных мест 10 знаменитых изобретений, пришедших из неожиданных мест

В какой точке земного шара был открыт кинематограф, «флешки» и туалетная бумага?

Популярная механика
Считаем, сколько заработали участники турнира UFC 268 Считаем, сколько заработали участники турнира UFC 268

Участники турнира UFC 268 выбили 268 578 680 рублей

Maxim
Посланник Христа: что думали писатели о Федоре Достоевском Посланник Христа: что думали писатели о Федоре Достоевском

Как мировая культура отозвалась на самого Достоевского

Esquire
Археологи раскопали поселение первых металлургов и скотоводов Алтая Археологи раскопали поселение первых металлургов и скотоводов Алтая

Ученые завершили работы на памятнике афанасьевской культуры Нижняя Соору

N+1
Они тебя обманывают: 8 «диетических» продуктов, от которых толстеют Они тебя обманывают: 8 «диетических» продуктов, от которых толстеют

Некоторые продукты только кажутся полезными и диетическими

Cosmopolitan
Джентльмен удачи Джентльмен удачи

Александр Цыпкин – писатель, сценарист, а с недавних пор и актер дает советы

Playboy
Безумие и винтаж: 8 диких изобретений прошлого Безумие и винтаж: 8 диких изобретений прошлого

По всем законам этих диких изобретений просто не должно было существовать

Maxim
Открыть в приложении