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

«Этот секс был волшебным!»: что такое сексуальная магия «Этот секс был волшебным!»: что такое сексуальная магия

Как через секс «сливались с богом» монахи и можно ли забеременеть от сатаны.

Psychologies
Деконструкция формы и содержимого Деконструкция формы и содержимого

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

Weekend
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
Конкуренция разработок: как новые мессенджеры завоевывают аудиторию Конкуренция разработок: как новые мессенджеры завоевывают аудиторию

Как конкурируют современные мессенджеры?

Популярная механика
Как противостоять газлайтингу? Как противостоять газлайтингу?

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

Psychologies
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
Зоологи подтвердили существование городской популяции леопардов в Сеуле в конце XIX века Зоологи подтвердили существование городской популяции леопардов в Сеуле в конце XIX века

Крупные кошки в Сеуле охотились на собак, а днем прятались среди растительности

N+1
Сколько свободного времени нам нужно для счастья Сколько свободного времени нам нужно для счастья

Какое оптимальное количество свободного времени в сутках?

Psychologies
Секретные факты о рептилоидах Секретные факты о рептилоидах

Срываем покровы с истинных хозяев планеты

Maxim
Шимпанзе не понравился запах смерти Шимпанзе не понравился запах смерти

Шимпанзе продемонстрировали отвращение к путресцину

N+1
Украшаем дом к праздникам: 90 отличных идей новогоднего декора Украшаем дом к праздникам: 90 отличных идей новогоднего декора

Создать волшебное настроение не так уже сложно и затратно, как может показаться

Cosmopolitan
Гвоздь, или Еще одна загадка человеческого мозга Гвоздь, или Еще одна загадка человеческого мозга

Жизнь Леши разделилась на до и после того, как ему исполнилось пять лет

СНОБ
А ты умеешь? Как правильно ходить – объясняет эксперт А ты умеешь? Как правильно ходить – объясняет эксперт

Оказывается, ходить нужно не только много и часто, но и правильно

VOICE
«Карандаш в стакане»: пять страшилок, которыми пугают женщин за 40 «Карандаш в стакане»: пять страшилок, которыми пугают женщин за 40

Чем мужчины любят пугать женщин, возраст которых перевалил за 40

Cosmopolitan
1200 калорий в день: план питания на неделю с рецептами 1200 калорий в день: план питания на неделю с рецептами

План питания на 1200 калорий, рассчитанный на неделю

Cosmopolitan
Почему измена не повод для развода Почему измена не повод для развода

Почему измена помогает обоим партнерам стать лучше?

Psychologies
Дэя: «Эстрада - сказка, в которой мне всегда хотелось жить» Дэя: «Эстрада - сказка, в которой мне всегда хотелось жить»

Родители, заметив мою способность, подумали: из нее точно получится певица

Караван историй
«Отсутствие силы воли помогло мне чего-то добиться в жизни». Интервью с ресторатором и телеведущим Дмитрием Левицким «Отсутствие силы воли помогло мне чего-то добиться в жизни». Интервью с ресторатором и телеведущим Дмитрием Левицким

Предприниматель и телеведущий рассказал о пользе лени

СНОБ
Американский биотех-стартап выходцев из России привлек $2,5 млн от Xploration Capital Американский биотех-стартап выходцев из России привлек $2,5 млн от Xploration Capital

Стартап Longevica привлек $2,5 млн от венчурного фонда Xploration Capital

Forbes
5 советов, чтобы есть, не толстея 5 советов, чтобы есть, не толстея

Простой способ есть, не набирая лишний вес даже в праздники

Psychologies
Археологи обнаружили в Перу древнейшее кирпичное здание Америки Археологи обнаружили в Перу древнейшее кирпичное здание Америки

Возраст руин в Перу составляет около 5100 лет

N+1
Маски сброшены Маски сброшены

Наука дает мировым музеям новые возможности для работы с предметами искусства

Forbes Life
Систематизируй! Почему заметки — это самый простой способ справиться с прокрастинацией и стать суперпродуктивными Систематизируй! Почему заметки — это самый простой способ справиться с прокрастинацией и стать суперпродуктивными

Отрывок из книги Зонке Аренс «Как делать полезные заметки»

Inc.
Золото России: как Aurus из автомобиля стал самолетом Золото России: как Aurus из автомобиля стал самолетом

Проект, который начинался как автомобиль для президента, вырос в целую философию

Playboy
Произвести впечатление Произвести впечатление

Светлана Дикушина преобразовала безликий загородный дом в Подмосковье

SALON-Interior
Почему курага не хуже абрикоса и чем она полезна Почему курага не хуже абрикоса и чем она полезна

Курага отлично дополняет разные блюда и подходит для полезного перекуса

РБК
«Я впервые поцеловалась в 9 лет»: Ани Лорак раскрыла секреты личной жизни «Я впервые поцеловалась в 9 лет»: Ани Лорак раскрыла секреты личной жизни

Ани Лорак поделилась откровениями об отношениях с мужчинами

Cosmopolitan
Кошек удивила «телепортация» хозяев Кошек удивила «телепортация» хозяев

Кошки отслеживают положение хозяина по звукам его голоса

N+1
Сама себе режиссер Сама себе режиссер

Карина Нигай – о том, как блогеры поменяли правила fashion-индустрии

Harper's Bazaar
Тили-тили тесто: выпечка по рецептам шеф-повара Александра Семыкина Тили-тили тесто: выпечка по рецептам шеф-повара Александра Семыкина

Выпечка по рецептам шефа ресторана «Пирог мясника» покорит любого

Cosmopolitan
Открыть в приложении