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

5 самых кровавых революций в истории 5 самых кровавых революций в истории

Сколько стоит революция?

Maxim
Деконструкция формы и содержимого Деконструкция формы и содержимого

Елена Стафьева о совместном опыте Жака Кавалье-Бельтруда и Фрэнка Гери

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

Какие привычки повысят качество жизни

Psychologies
Большое плавание Большое плавание

Ольга Бодрова и Валерий Степанов — о любви, семье и моде

Vogue
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
Город низких контрастов Город низких контрастов

Как мы воспринимаем окружающие нас цвета

N+1
Как может работать «налог на миллиардеров», из-за которого Маск задумал продать 10% своих акций Tesla Как может работать «налог на миллиардеров», из-за которого Маск задумал продать 10% своих акций Tesla

Как миллиардеры в США пытаются обойти налоговый кодекс

VC.RU
Секс, ложь и гейминг: что скрывал глава Activision Blizzard и сохранит ли он компанию Секс, ложь и гейминг: что скрывал глава Activision Blizzard и сохранит ли он компанию

В чем обвиняют главу Activision Blizzard Бобби Котика

Forbes
«Ростсельмаш» расширит выпуск тракторов «Ростсельмаш» расширит выпуск тракторов

Компания «Ростсельмаш» строит новый тракторный завод полного цикла

Агроинвестор
10 современных технологий, придуманных очень давно 10 современных технологий, придуманных очень давно

Новых идей в принципе не существует

Популярная механика
Генная терапия: как лечат генетические заболевания Генная терапия: как лечат генетические заболевания

Современная наука упорно ищет возможность «отремонтировать» мутировавшие гены

Популярная механика
Белые совы впервые добрались до Испании Белые совы впервые добрались до Испании

Белые совы склонны к далеким путешествиям

N+1
Одна вокруг света: красное море и вездесущие велосипедисты Одна вокруг света: красное море и вездесущие велосипедисты

Красное море в Латинской Америке и неожиданные препятствия

Forbes
10 предметов из фильмов и сериалов, которые останавливали пулю 10 предметов из фильмов и сериалов, которые останавливали пулю

Или что такое «карманный защитник» и как его эксплуатирует кинематограф

Maxim
Интервью с рестораторами Надеждой Пак и Александром Брайловским Интервью с рестораторами Надеждой Пак и Александром Брайловским

Основатели кафе рассказали, какие существуют правила семейного счастья

Cosmopolitan
Как Полина Гагарина похудела на 40 кг Как Полина Гагарина похудела на 40 кг

Как Полина Гагарина похудела и какие приемы помогают ей удерживать вес

Cosmopolitan
В чем выходили замуж звезды советской эпохи: редкие свадебные кадры В чем выходили замуж звезды советской эпохи: редкие свадебные кадры

Какие наряды выбирали наши любимые советские актрисы и певицы для бракосочетания

VOICE
Рестораторы Решетниковы: Во французской кухне очень много привычных нам блюд Рестораторы Решетниковы: Во французской кухне очень много привычных нам блюд

В центре Петербурга — на Караванной улице — открылся портал во Францию

СНОБ
Что это за зверь — тестостерон: 10 фактов о гормоне мужественности Что это за зверь — тестостерон: 10 фактов о гормоне мужественности

Как определить пониженный тестостерон, и на что этот гормон влияет

Playboy
Как выбрать и носить пуховик? Показывает музыкант Иван Ворошилов ( Как выбрать и носить пуховик? Показывает музыкант Иван Ворошилов (

Почему Иван Ворошилов не признает сценических костюмов и носит только черное

Esquire
5 главных вопросов о DDR5: стоит ли переходить на эту память уже сейчас? 5 главных вопросов о DDR5: стоит ли переходить на эту память уже сейчас?

Отвечаем на основные вопросы о новом стандарте оперативной памяти DDR5

CHIP
В каких странах, кроме России и КНДР, еще есть мавзолеи В каких странах, кроме России и КНДР, еще есть мавзолеи

Традиция строить мавзолеи прижилась именно в социалистических странах

Maxim
Веселые рыбаки и фермы: как устроены новые финансовые пирамиды под видом онлайн-игр Веселые рыбаки и фермы: как устроены новые финансовые пирамиды под видом онлайн-игр

Как устроены инвестиционные онлайн-игры и почему их владельцев сложно найти?

Forbes
10 способов сделать базовую вещь ультрамодной 10 способов сделать базовую вещь ультрамодной

С чем носить белую рубашку, чтобы быть самой стильной

Лиза
Новый Эрмитаж Новый Эрмитаж

«Возвращение блудного сына» Рембрандта и Колыванская ваза

Культура.РФ
Как ученые искали темную материю на Земле: пространственные искажения Как ученые искали темную материю на Земле: пространственные искажения

Ученые попробовали вычислить загадочное вещество с помощью атомных часов

Популярная механика
Почему телефон быстро разряжается на морозе? Почему телефон быстро разряжается на морозе?

Аккумулятор — почти всегда самое уязвимое место современных мобильных телефонов

Cosmopolitan
Задать жару Задать жару

Хого – горячее блюдо, которое подают на праздники для большой компании

Вокруг света
Где твоя маска? Где твоя маска?

О масочном режиме, введенном среди людей, испытывающих боль славы

Harper's Bazaar
5 советов, как выбрать действительно экологичные продукты и не попасться на крючок маркетологов 5 советов, как выбрать действительно экологичные продукты и не попасться на крючок маркетологов

На что обратить внимание, чтобы выбрать экологичную продукцию

Популярная механика
Открыть в приложении