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

«Иногда меня заказывают мужья»: мужчина-эскортник рассказал о своей жизни «Иногда меня заказывают мужья»: мужчина-эскортник рассказал о своей жизни

Каково это — быть современным жигало и почему женщины предпочитают «содержанок»

Cosmopolitan
12 способов повысить продуктивность в течение дня 12 способов повысить продуктивность в течение дня

5-минутные действия, которые приведут к грандиозным результатам

Psychologies
20 привычек, которые помогут «прокачать» себя 20 привычек, которые помогут «прокачать» себя

Какие привычки повысят качество жизни

Psychologies
Дэя: «Эстрада - сказка, в которой мне всегда хотелось жить» Дэя: «Эстрада - сказка, в которой мне всегда хотелось жить»

Родители, заметив мою способность, подумали: из нее точно получится певица

Караван историй
Может ли нейросеть заменить психотерапевта? Опыт iCognito Может ли нейросеть заменить психотерапевта? Опыт iCognito

Как развивался iCognito и могут ли чат-боты проводить психологические сессии?

Inc.
Как перенести чаты WhatsApp со смартфона Android на iPhone Как перенести чаты WhatsApp со смартфона Android на iPhone

Как правильно перенести чаты WhatsApp со смартфона Android на iPhone

CHIP
6 признаков того, что вы стали жертвой газлайтинга 6 признаков того, что вы стали жертвой газлайтинга

Какие методы используют газлайтеры?

Psychologies
10 самых опустошительных засух в истории 10 самых опустошительных засух в истории

Какие засухи в истории человечества считались наиболее ужасными

Популярная механика
Социальный заказ Социальный заказ

Две студентки МИФИ превратили увлечение волонтерством в ESG-агентство You Social

Forbes
Человечество на диете: почему наши попытки сбросить вес терпят поражение Человечество на диете: почему наши попытки сбросить вес терпят поражение

Отрывок из книги Германа Понцера «Sapiens на диете»

Forbes
Самые разрушительные компьютерные вирусы в истории Самые разрушительные компьютерные вирусы в истории

В 1983 Фред Коэн создал один из первых прототипов компьютерного вируса

Maxim
Попробуй Сахалин на вкус! Попробуй Сахалин на вкус!

Природа, виды на океан, морепродукты – далеко не все, что есть на Сахалине

Лиза
Певица года: Манижа Певица года: Манижа

Манижа показала российскому обществу его лицо

Glamour
«Сестра сказала, что ей противно меня трогать»: вебкам-модель о своей работе «Сестра сказала, что ей противно меня трогать»: вебкам-модель о своей работе

Мы поговорили с вебкам-моделью Машей (имя изменено) и узнали детали ее работы

Playboy
Сиенские супруги Сиенские супруги

Джанноддза Сарачени и Мариотто Миньянелли жили и друг друга любили в Сиене

Наука и жизнь
10 самых крутых и необычных экспонатов автомобильного музея Лейна 10 самых крутых и необычных экспонатов автомобильного музея Лейна

Один из самых крутых автомобильных музеев в Теннесси

ТехИнсайдер
Как происходит процедура опознания. Отрывок из книги судмедэксперта Как происходит процедура опознания. Отрывок из книги судмедэксперта

Фрагмент из книги судмедэксперт Мэри Кэссиди «Место преступления – тело»

СНОБ
16 самых депрессивных фильмов на любой вкус 16 самых депрессивных фильмов на любой вкус

Эти фильмы помогут понять: твоя жизнь еще не достигла дна

Maxim
Скручивание тела растущей улитки свернуло тесную раковину в спираль Скручивание тела растущей улитки свернуло тесную раковину в спираль

Ученые построили математическую модель роста раковины моллюсков

N+1

Ожидание и реальность. Да, такое случается не только с платьями с Aliexpress

Playboy
«Да все, пипец. Пиши пропало». Что известно о марихуановом стартапе Егора Лаврова — создателя fuck.ru и выходца из ЖЖ «Да все, пипец. Пиши пропало». Что известно о марихуановом стартапе Егора Лаврова — создателя fuck.ru и выходца из ЖЖ

Каннабис и криптовалюта: что могло пойти не так в бизнесе Егора Лаврова?

Esquire
«Газ» и «тормоз» сексуального влечения: как они работают? «Газ» и «тормоз» сексуального влечения: как они работают?

Реже хотите заниматься сексом? Или не можете перестать думать о нем?

Psychologies
Могу ли я иметь детей? Как узнать это до беременности и что такое фертильность? Могу ли я иметь детей? Как узнать это до беременности и что такое фертильность?

Что такое фертильность и от чего она зависит?

9 месяцев
Как найти подходящего психолога Как найти подходящего психолога

Как найти своего психолога, потратив минимум финансов, времени и сил

GQ
Тусклые, жирные, ломкие? Научись составлять диету для решения проблем с волосами Тусклые, жирные, ломкие? Научись составлять диету для решения проблем с волосами

5 основных проблем шевелюры. Мы разберем каждую

Cosmopolitan
Трогательные отношения: что делать, если вам не хватает прикосновений партнера Трогательные отношения: что делать, если вам не хватает прикосновений партнера

Почему так важен телесный контакт? Какую роль в отношениях он играет?

Psychologies
Углекислый газ выступил катализатором получения амидов Углекислый газ выступил катализатором получения амидов

Ученые предложили экологичный и дешевый метод переамидирования

N+1
Мария Куликова: «Никто никогда не узнает обо мне всей правды» Мария Куликова: «Никто никогда не узнает обо мне всей правды»

Мы постоянно меняемся: то открыты для внешнего мира, то, наоборот, закрываемся

Караван историй
Микролазер в форме ленты Мёбиуса помог разобраться с геодезическими линиями Микролазер в форме ленты Мёбиуса помог разобраться с геодезическими линиями

Физики изготовили микролазер в форме ленты Мёбиуса

N+1
8 простых и очень быстрых способов позаботиться о себе 8 простых и очень быстрых способов позаботиться о себе

На то, чтобы заняться собой, у нас нет ни времени, ни сил. Вот что можно сделать

Psychologies
Открыть в приложении