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

Девушка года Playboy-2018» From Siberia with love Девушка года Playboy-2018» From Siberia with love

«Девушка года Playboy-2018»: Лидия Пономарева – из Сибири с любовью

Playboy
Истребители танков на Донбассе. Из Америки — с любовью Истребители танков на Донбассе. Из Америки — с любовью

Так ли страшен противотанковый ракетный комплекс FGM-148 Javelin?

Maxim
Мы выбираем друг друга не случайно Мы выбираем друг друга не случайно

Выбор партнера предопределен всем предшествующим ходом нашей жизни

Psychologies
Главный по тарелочкам: почему Санкт-Петербург называют гастрономической столицей Главный по тарелочкам: почему Санкт-Петербург называют гастрономической столицей

Какой город можно считать важнейшим для ресторанной индустрии в стране

Forbes
«Это не конец света» и другие токсичные фразы, которые кажутся безобидными «Это не конец света» и другие токсичные фразы, которые кажутся безобидными

Возможно, и в вашем лексиконе есть фразы, от которых давно пора отказаться.

Psychologies
Полируй нежно, срезай неглубоко: как сделать маникюр самой, когда салоны закрыты Полируй нежно, срезай неглубоко: как сделать маникюр самой, когда салоны закрыты

Даже если ты не мастер нейл-сервиса, ты можешь сделать качественный маникюр дома

Cosmopolitan
Как Medallion смогла привлечь $30 млн и решить проблемы медицинских стартапов Как Medallion смогла привлечь $30 млн и решить проблемы медицинских стартапов

Как Medallion помогает зарабатывать медицинским компаниям по всей стране

Forbes
«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
Плюсы минуса Плюсы минуса

Неожиданная польза холодов для здоровья

Лиза
Таки хороший доктор Таки хороший доктор

«Психиатр по соседству»: комедийный психотриллер о реальных событиях

Weekend
Жительница США заказала киллера для бывшего мужа на фейковом сайте Жительница США заказала киллера для бывшего мужа на фейковом сайте

Уроженка США решила, что можно заказать убийство человека на общедоступном сайте

Популярная механика
Опять женатый: что делать, если тебе всё время встречаются несвободные мужчины Опять женатый: что делать, если тебе всё время встречаются несвободные мужчины

Почему все интересные мужчины оказываются несвободными?

Cosmopolitan
Тургенев, Vogue, сладости: странности и чудачества Федора Достоевского Тургенев, Vogue, сладости: странности и чудачества Федора Достоевского

Странные факты о Федоре Достоевском, которых вы не знали

Esquire
Гангстерский шик: как правильно носить культовую шляпу-федору борсалино Гангстерский шик: как правильно носить культовую шляпу-федору борсалино

Как насчет высококачественной и элегантной шляпы, прошедшей проверку временем?

Playboy
На CBS показали концерт Адель и ее интервью Опре Уинфри. Певица исполнила песни с альбома «30», а также рассказала о разводе с мужем и потере веса На CBS показали концерт Адель и ее интервью Опре Уинфри. Певица исполнила песни с альбома «30», а также рассказала о разводе с мужем и потере веса

Певица Адель призналась, что узнала о проблемах в браке из теста в журнале

Esquire
Деликатес из Африки: в чем польза кускуса и как его готовить Деликатес из Африки: в чем польза кускуса и как его готовить

Разбираемся, что такое кускус и чем он полезен для здоровья

РБК
10+ законов истинной дружбы: как быть лучшей подругой 10+ законов истинной дружбы: как быть лучшей подругой

Эти 10 правил помогут тебе сделать ваши дружеские отношения еще крепче

Cosmopolitan
Теория обмана: 10 способов определить, что человек тебе врет Теория обмана: 10 способов определить, что человек тебе врет

Обманщик рассекретит себя сам, нужно только быть внимательным

Playboy
Доктор Лиза: о жизни, о смерти, о любви Доктор Лиза: о жизни, о смерти, о любви

Отрывки из личного дневника Елизаветы Глинки — о жизни и смерти, о любви

Cosmopolitan
Рома Штайн «Не хочу в эту кабалу!» Рома Штайн «Не хочу в эту кабалу!»

Певец и блогер Рома Штайн — что можно считать настоящей музыкой?

ЖАРА Magazine
Владимир Иванов: «Все ученики становятся для меня родными» Владимир Иванов: «Все ученики становятся для меня родными»

Педагог заявила: «Не надо вам в артисты!» И вот тут взыграла моя гордыня

Караван историй
Как понять, что у тебя есть проблемы со стилем — 7 неочевидных признаков Как понять, что у тебя есть проблемы со стилем — 7 неочевидных признаков

Главные модные ошибки, которые мешают выглядеть стильно

Cosmopolitan
Почему женщины ненавидят: что такое женская мизогиния и как она влияет на гендерное равенство Почему женщины ненавидят: что такое женская мизогиния и как она влияет на гендерное равенство

Мизогиния: в чем причина неприязни женщин друг к другу?

Esquire
Сексуальная зависимость или просто любовь к сексу? Когда пора бить тревогу Сексуальная зависимость или просто любовь к сексу? Когда пора бить тревогу

Вы «сексоголик» или у вас просто высокое либидо?

Psychologies
Есть ли дружба во френдзоне Есть ли дружба во френдзоне

Дружба между мужчиной и женщиной — это обязательно намек на секс?

СНОБ
«Любимый бросил меня, когда я была беременна»: как пережить предательство? «Любимый бросил меня, когда я была беременна»: как пережить предательство?

Чем после разрыва помогут внутренний «адвокат», «прокурор» и «судья»

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
«Я забеременела в 13 и родила». Девушка похвасталась опытом раннего материнства «Я забеременела в 13 и родила». Девушка похвасталась опытом раннего материнства

Тиктокерша по имени Габи похвасталась в Сети тем, что впервые стала мамой в 13

Cosmopolitan
Игры разума Игры разума

Дорн и Чумаченко — о том, где проходит грань между творчеством и алгоритмами

Esquire
Российские химики синтезировали самые маленькие наночастицы для определения ионов тяжелых металлов в воде Российские химики синтезировали самые маленькие наночастицы для определения ионов тяжелых металлов в воде

Ученые создали наночастицы, определяющие металлы в воде

Популярная механика
Открыть в приложении