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 говорят о нас отношения с деньгами Что говорят о нас отношения с деньгами

По тому, как человек относится к деньгам, можно определить его образ мышления

Psychologies
PodRide: самый крутой электробайк или самый странный электромобиль PodRide: самый крутой электробайк или самый странный электромобиль

"Электрокар" весом в 70 кг имеет гибридную схему: в нем есть педали и мотор

CHIP
Два капитана: пенис и мозг — кто кем управляет? Два капитана: пенис и мозг — кто кем управляет?

Наличие пениса и мозга составляют правильный тандем всей мужской жизни

Maxim
Отвечают головой Отвечают головой

Ruslan Baginskiy – один из самых узнаваемых в мире украинских брендов

Harper's Bazaar
Как устроена машина для обработки самолётов антиобледенителем Как устроена машина для обработки самолётов антиобледенителем

Как управляют машинами, которые обрабатывают крылья авиалайнеров

Популярная механика
Смертельный номер: каким получился «Французский вестник» Уэса Андерсона Смертельный номер: каким получился «Французский вестник» Уэса Андерсона

«Французский вестник» — самый усталый фильм Уэса Андерсона

РБК
Сады на крыше: где искать городской оазис в Сингапуре и Москве Сады на крыше: где искать городской оазис в Сингапуре и Москве

Через пару десятилетий «зеленые» здания станут новой нормой для мегаполисов

РБК
5 креативных бизнес-идей 5 креативных бизнес-идей

Как наводнение превратилось в фишку ресторана, а такси – в плантацию огурцов

Playboy
«Папа, твое равнодушие помогло мне стать счастливой»: признание дочери «Папа, твое равнодушие помогло мне стать счастливой»: признание дочери

Как отсутствие близости с отцом помогло нашей героине построить свою жизнь

Psychologies
Это Элви Рэй Смит: он мечтал создать анимационный фильм на компьютере, соосновал Pixar, но ушёл из компании из-за Джобса Это Элви Рэй Смит: он мечтал создать анимационный фильм на компьютере, соосновал Pixar, но ушёл из компании из-за Джобса

Элви Рэй Смит убеждал всех, что за компьютерной графикой будущее

VC.RU
Все об антифризе: как выбрать, когда менять, от чего зависит цвет Все об антифризе: как выбрать, когда менять, от чего зависит цвет

Как правильно подобрать охлаждающую жидкость и чем опасен старый антифриз?

РБК
Как ученым удалось вырастить клетки сердца и мозга без помощи генетики Как ученым удалось вырастить клетки сердца и мозга без помощи генетики

Ученые заставили соединительную ткань превратиться в сердце и нейроны

Популярная механика
8 занимательных физических опытов для школьников: как полюбить науку 8 занимательных физических опытов для школьников: как полюбить науку

Первые уроки химии, физики — и первые научные шалости

Популярная механика
Семь кругов достоверности. Как понять, что найдена внеземная жизнь Семь кругов достоверности. Как понять, что найдена внеземная жизнь

Как сделать поиск внеземной жизни более конструктивным

СНОБ
Умер Роман Каплан. Вспоминаем его интервью «Снобу» о ресторане «Русский самовар», жизни в Нью-Йорке и дружбе с Иосифом Бродским Умер Роман Каплан. Вспоминаем его интервью «Снобу» о ресторане «Русский самовар», жизни в Нью-Йорке и дружбе с Иосифом Бродским

Роман Каплан — переводчик, создатель нью-йоркского ресторана «Русский самовар»

СНОБ
Проблема жъжъь Проблема жъжъь

Что такое «кризис опыления» и как с ним быть

N+1
Как противостоять газлайтингу? Как противостоять газлайтингу?

Как выявить газлайтера и как не дать сбить себя с толку?

Psychologies
Повесть о Настоящем Адвокате Повесть о Настоящем Адвокате

Адвокат Семён Ария и дело об убийстве супруг Раскиных

Дилетант
Кимчи, лаваш и васёку: какая еда входит в список мирового наследия ЮНЕСКО Кимчи, лаваш и васёку: какая еда входит в список мирового наследия ЮНЕСКО

Ни оливье, ни крабового в списке нет.

Playboy
Как посмотреть температуру процессора: тестируем CPU и боремся с перегревом Как посмотреть температуру процессора: тестируем CPU и боремся с перегревом

Как контролировать и поддерживать нормальную температуру процессора

CHIP
Музей вошел в моду Музей вошел в моду

Как менялся подход к выставкам моды

Weekend
8 типов прыщей, которые нельзя давить никому и никогда 8 типов прыщей, которые нельзя давить никому и никогда

Можно ли давить самостоятельно и какие прыщи категорически нельзя трогать

Cosmopolitan
Пионер подпольного русского рока, композитор, певец и наставник. Памяти Александра Градского Пионер подпольного русского рока, композитор, певец и наставник. Памяти Александра Градского

О творческом наследии Александра Градского

Esquire
Три лучших в мире фильма про автомобили, которые ты, скорее всего, не видел Три лучших в мире фильма про автомобили, которые ты, скорее всего, не видел

Современные фильмы про автомобили — как высокобюджетное порно

Maxim
«Пираты 21 века»: история Odyssey Marine Exploration, которая построила бизнес на поисках сокровищ с затонувших кораблей «Пираты 21 века»: история Odyssey Marine Exploration, которая построила бизнес на поисках сокровищ с затонувших кораблей

Американская компания нашла золото времён Гражданской войны в США

VC.RU
Похороны вприсядку и еще 10 удивительных церемоний погребения Похороны вприсядку и еще 10 удивительных церемоний погребения

Мы покажем тебе необычные ритуальные церемонии разных времен и народов

Maxim
Кровавый долг и кровная месть. Отрывок из книги врача-гематолога Кровавый долг и кровная месть. Отрывок из книги врача-гематолога

Книга гематолога «История крови. От первобытных ритуалов к научным открытиям»

СНОБ
Как выбрать косметику онлайн в «черную пятницу» и купить то, что точно подойдет Как выбрать косметику онлайн в «черную пятницу» и купить то, что точно подойдет

Онлайн-покупка косметики. На что обратить внимание

Cosmopolitan
Быть шаолиньским монахом: почему рынок приложений для медитации переживает бум Быть шаолиньским монахом: почему рынок приложений для медитации переживает бум

С чем связан бум приложений для медитации?

Forbes
«Создавала такие произведения, что мужи удивлялись»: девять художниц эпохи Ренессанса «Создавала такие произведения, что мужи удивлялись»: девять художниц эпохи Ренессанса

Художницы, которые добились успеха во времена Тинторетто и Питера Класа

Forbes
Открыть в приложении