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

Что вызвало самое первое массовое вымирание на Земле: мнение ученых Что вызвало самое первое массовое вымирание на Земле: мнение ученых

Самое первое вымирание длилось от полумиллиона до двух миллионов лет

Популярная механика
Звёздный состав Звёздный состав

Двухуровневый лофт в Москве с креативным интерьером

SALON-Interior
Каково это — жить с прозопагнозией (неспособностью распознавать лица) Каково это — жить с прозопагнозией (неспособностью распознавать лица)

Невролог Оливер Сакс рассказывает о прозопагнозии

Esquire
Яндекс создал три мощнейших в России суперкомпьютера Яндекс создал три мощнейших в России суперкомпьютера

Яндекс рассказал о создании трех мощнейших в России суперкомпьютеров

N+1
Житель Колорадо встретил в гараже вымирающего американского хорька Житель Колорадо встретил в гараже вымирающего американского хорька

Американские хорьки находятся на грани исчезновения

N+1
Археологи нашли в Великом Новгороде средневековые костяные коньки Археологи нашли в Великом Новгороде средневековые костяные коньки

Ученые подвели итоги раскопок 2021 года в Великом Новгороде

N+1
«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
Активы будущего для смелых и уверенных: кому нужны альтернативные инвестиции Активы будущего для смелых и уверенных: кому нужны альтернативные инвестиции

Какие тенденции наблюдаются в мире инвестиций и как выбирать активы?

СНОБ
Роман в дневниках. Анна Матвеева: «Каждые сто лет» Роман в дневниках. Анна Матвеева: «Каждые сто лет»

Истории двух женщин, которых разделяют сто лет

СНОБ
Что сейчас все смотрят на Netflix: 10 самых популярных сериалов Что сейчас все смотрят на Netflix: 10 самых популярных сериалов

Какие проекты Netflix пользуется наибольшим успехом в России

Cosmopolitan
Утюг, отпариватель или парогенератор – что выбрать для дома? Утюг, отпариватель или парогенератор – что выбрать для дома?

Что лучше – отпариватель или парогенератор для одежды?

CHIP
Голод, упорство, операции: как похудела Гоар Аветисян Голод, упорство, операции: как похудела Гоар Аветисян

Мы знаем, как похудела Гоар Аветисян, и рассказываем тебе

Cosmopolitan
Максим Никулин. Под счастливой звездой Юрия Никулина Максим Никулин. Под счастливой звездой Юрия Никулина

Максим Никулин — о своем отце Юрии Никулине и судьбе, переплетенной с цирком

Коллекция. Караван историй
Летела с высоты 5200 метров: история выжившей в авиакатастрофе россиянки Летела с высоты 5200 метров: история выжившей в авиакатастрофе россиянки

История женщины, выжившей после крушения самолета

Cosmopolitan
8 заикающихся знаменитостей 8 заикающихся знаменитостей

Узнай, как эти знаменитости справились с нарушениями речи и добились успеха

Maxim
Как на самом деле выглядят пакистанские невесты: фото с макияжем и без Как на самом деле выглядят пакистанские невесты: фото с макияжем и без

Свадебная красота из Пакистана. Здешние бьюти-традиции отличаются от наших!

Cosmopolitan
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.
5 мест, куда можно с пользой сдать старые вещи 5 мест, куда можно с пользой сдать старые вещи

Куда сдать свою старую одежду с пользой для себя и других людей

GQ
Активация Windows: можно ли обойтись без нее Активация Windows: можно ли обойтись без нее

Что произойдет, если вы установите Windows, но не станете ее активировать?

CHIP
Не узнает лицо и не зарядится: чем грозят попытки самостоятельно починить смартфон Не узнает лицо и не зарядится: чем грозят попытки самостоятельно починить смартфон

Стремление сэкономить на ремонте телефона привести к еще большим расходам

Playboy
Батут в гримерке и еще 5 интересных фактов о Дэнни Де Вито Батут в гримерке и еще 5 интересных фактов о Дэнни Де Вито

Дэнни Де Вито несмотря на маленькой рост смог стать всемирным любимцем

Maxim
10 вещей, которые сильнее всего бесят в соцсетях 10 вещей, которые сильнее всего бесят в соцсетях

Каждый день мы заходим в соцсети, оставляя там частичку душевного здоровья

Maxim
Скорпион или Дева: самый милый знак зодиака среди женщин Скорпион или Дева: самый милый знак зодиака среди женщин

Какой знак зодиака самый милый у женщин

Cosmopolitan
Физики предложили новый механизм образования темной материи Физики предложили новый механизм образования темной материи

Новый механизм образования темной материи объясняет её наблюдаемую массу

N+1
«Миф — это вирус» «Миф — это вирус»

Александр Зельдович о своей «Медее», ресентименте и феминизме

Weekend
«Где оскорбленному есть чувству уголок». Почему сограждане особенно ранимы, когда дело касается фото на фоне храмов «Где оскорбленному есть чувству уголок». Почему сограждане особенно ранимы, когда дело касается фото на фоне храмов

Почему верующих оскорбляют фото, а не постоянные унижения со стороны власти?

СНОБ
Активно-реактивные снаряды: как это работает Активно-реактивные снаряды: как это работает

Колыбелью практически всех военных технологий стала Вторая мировая война

Популярная механика
Надёжная опора Надёжная опора

Частые проблемы, с которыми обращаются к подологу

Здоровье
Костюм VS платье — модная битва Cosmo: выбирай, какой стиль идет звездам больше Костюм VS платье — модная битва Cosmo: выбирай, какой стиль идет звездам больше

Сравниваем образы звезд в костюмах и вечерних платьях

Cosmopolitan
Бьюти-эволюция Светланы Бондарчук: от неизвестной модели до светской дивы Бьюти-эволюция Светланы Бондарчук: от неизвестной модели до светской дивы

Светлана Бондарчук - неизменная героиня российской светской хроники

Cosmopolitan
Открыть в приложении