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

Когда смартфон разряжается быстрее — при подключении к Wi-Fi или к мобильному интернету Когда смартфон разряжается быстрее — при подключении к Wi-Fi или к мобильному интернету

Какое подключение — через Wi-Fi или сотовую связь — сохранит проценты заряда

Популярная механика
Сколько свободного времени нам нужно для счастья Сколько свободного времени нам нужно для счастья

Какое оптимальное количество свободного времени в сутках?

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

Какие привычки повысят качество жизни

Psychologies
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
Извержения вулканов подтолкнули предков пуэбло к оседлости Извержения вулканов подтолкнули предков пуэбло к оседлости

Археологи изучили последствия похолодания VI века

N+1
Ностальгия по постапокалипсису Ностальгия по постапокалипсису

«Финч» — сентиментальная ода американскому сай-фаю XX века

Weekend
«Корпоративный экзорцизм»: кто подставил основателя Papa John's по его мнению и как он провёл три года после скандала «Корпоративный экзорцизм»: кто подставил основателя Papa John's по его мнению и как он провёл три года после скандала

Почему основатель Papa John's уверен в заговоре?

VC.RU
Художник, случайно сорвавший маску с человечества: жизнь и творчество классика современного искусства Олега Целкова Художник, случайно сорвавший маску с человечества: жизнь и творчество классика современного искусства Олега Целкова

Олег Целков — один из лидеров советского нонконформизма

Esquire
Перейти на зеленый. Стать вегетарианцем и не навредить своему здоровью Перейти на зеленый. Стать вегетарианцем и не навредить своему здоровью

Как правильно перейти на вегетарианство?

Лиза
Фрагменты Врубеля Фрагменты Врубеля

Путеводитель по самой большой выставке художника за последние 65 лет

Weekend
Как выглядит самое ядовитое в мире дерево, под которым даже запрещено стоять в дождь Как выглядит самое ядовитое в мире дерево, под которым даже запрещено стоять в дождь

Безопаснее всего смотреть на это дерево на картинках

Популярная механика
Перестань заедать стресс! Как победить жор на нервной почве? Перестань заедать стресс! Как победить жор на нервной почве?

Мы часто едим вовсе не потому, что голодны, а от скуки или в состоянии стресса

Cosmopolitan
Спасти планету и жить счастливо: 7 книг об экологичном образе жизни, который можно начать уже сегодня Спасти планету и жить счастливо: 7 книг об экологичном образе жизни, который можно начать уже сегодня

Как помочь планете вернуть биоразнообразие и остановить глобальное потепление

Популярная механика
Достигли вершин Достигли вершин

Новая жизнь бабушкиных вещей в квартире в деревушке Кран-Монтана

AD
Герметичные миры Уэса Андерсона: гид по визуальным особенностям его фильмов Герметичные миры Уэса Андерсона: гид по визуальным особенностям его фильмов

Стиль режиссера Уэса Андерсона и его истоки

Esquire
Боятся, стесняются, не идут к врачу: что нужно знать про женский рак Боятся, стесняются, не идут к врачу: что нужно знать про женский рак

Часто женщины с онкологическими заболеваниями стесняются своей болезни

Cosmopolitan
«Купил Кайен, а на ОСАГО денег нет». Кто раздражает инспекторов ГИБДД «Купил Кайен, а на ОСАГО денег нет». Кто раздражает инспекторов ГИБДД

Что раздражает инспекторов ГИБДД на дороге и как отучить автомобилистов нарушать

РБК
Meet the Romanoffs Meet the Romanoffs

Великий князь Георгий Михайлович и Виктория Романовна Беттарини

Собака.ru
Налево пойдешь... Самые популярные мифы и факты об изменах Налево пойдешь... Самые популярные мифы и факты об изменах

Что специалисты думают об изменах?

Maxim
Стримеры в Китае зарабатывают миллиарды в день: как это работает и когда закончится Стримеры в Китае зарабатывают миллиарды в день: как это работает и когда закончится

Китайские инфлюенсеры бьют рекорды по продажам товаров через прямые эфиры

Forbes
«Я больше не могу»: 5 шагов в борьбе с эмоциональным выгоранием «Я больше не могу»: 5 шагов в борьбе с эмоциональным выгоранием

«Работа надоела настолько, что не могу себя заставить включить утром ноутбук»

Psychologies
Что будет, если есть один раз в день: отзывы о необычной диете Что будет, если есть один раз в день: отзывы о необычной диете

В чем суть OMAD-диеты?

Cosmopolitan
Как выбрать зимние шины: 5 важных советов для тех, кто еще не переобулся Как выбрать зимние шины: 5 важных советов для тех, кто еще не переобулся

Когда переобуваться, как подобрать модель шин и нужный размер?

РБК
Как женщины-режиссеры борются за место в индустрии в России и мире Как женщины-режиссеры борются за место в индустрии в России и мире

Отрывок из книги Анжелики Артюх «Кинорежиссерки в современном мире»

Forbes
Скандал разгорается: стало известно, из чего состоит поддельное мясо тунца в сэндвичах Subway Скандал разгорается: стало известно, из чего состоит поддельное мясо тунца в сэндвичах Subway

Subway обманывала своих клиентов, которые отказывались от мяса?

Популярная механика
Праздник каждый день Праздник каждый день

Как развлечь ребенка (и себя заодно) перед Новым годом?

Cosmopolitan
Команда на удаленке: держать руку на пульсе или пистолет у виска? Команда на удаленке: держать руку на пульсе или пистолет у виска?

Где грань между заботой об эффективности сотрудников и тоталитарным давлением?

СНОБ
«Мы находимся внутри глобального инфляционного тренда» «Мы находимся внутри глобального инфляционного тренда»

Экономист Михаил Дмитриев — об инфляции и рабочей силе

Эксперт
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
Он - великан, а она - карлица: фильмы о необычных историях любви Он - великан, а она - карлица: фильмы о необычных историях любви

Все различия не имеют значения, когда речь заходит о любви

Cosmopolitan
Открыть в приложении