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

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
Хлеб из мух и макароны из кузнечиков: что ждет рынок растительных продуктов в России Хлеб из мух и макароны из кузнечиков: что ждет рынок растительных продуктов в России

Какими альтернативными продуктами пополнится российский рынок в ближайшие годы

Forbes
Российские учёные открыли новую элементарную частицу с помощью Большого адронного коллайдера Российские учёные открыли новую элементарную частицу с помощью Большого адронного коллайдера

Российские ученые объявили об обнаружении новой элементарной частицы

Популярная механика
Только самые интересные факты об альбоме Pink Floyd The Wall Только самые интересные факты об альбоме Pink Floyd The Wall

30 ноября 1979 года вышел волшебный альбом Pink Floyd The Wall

Maxim
9 супермодных пар обуви, которые тебе могут не подойти — разбираемся почему 9 супермодных пар обуви, которые тебе могут не подойти — разбираемся почему

Рассмотрим актуальные модели обуви и расскажем, чем они опасны

Cosmopolitan
4 способа извлечь максимальную пользу из онлайн-курсов 4 способа извлечь максимальную пользу из онлайн-курсов

Как не потратить деньги просто так на онлайн-курсы?

Inc.
Важная книга: «Девочки и институции» Дарьи Серенко Важная книга: «Девочки и институции» Дарьи Серенко

Почему «девочки» — не «самый дешёвый ресурс на планете»

Полка
Организовывал договорные футбольные матчи в Англии и Италии и зарабатывал миллионы долларов: история Уилсона Перумала Организовывал договорные футбольные матчи в Англии и Италии и зарабатывал миллионы долларов: история Уилсона Перумала

Как Уилсон Радж Перумал влиял на исходы футбольных матчей в крупнейших турнирах

VC.RU
Почему кошек в древности считали магическими животными? Почему кошек в древности считали магическими животными?

Почему именно кошки не оставляют людей равнодушными?

Cosmopolitan
Чемодан на колесиках: история главного изобретения путешественников Чемодан на колесиках: история главного изобретения путешественников

Как появилась дорожная сумка на колесах?

Популярная механика
Физики экспериментально обнаружили паулевскую блокировку светорассеяния Физики экспериментально обнаружили паулевскую блокировку светорассеяния

Эффект паулевской блокировки светорассеяния искали 30 лет

N+1
Терапия для миллениалов: как зарабатывать 44 млн рублей в год на онлайн-консультациях Терапия для миллениалов: как зарабатывать 44 млн рублей в год на онлайн-консультациях

YouTalk — один из первых российских сервисов подбора психологов онлайн

Forbes
Мириам Сехон: «Договориться о том, что для нас «Солярис» сегодня, оказалось непросто» Мириам Сехон: «Договориться о том, что для нас «Солярис» сегодня, оказалось непросто»

Мириам Сехон — о спектакле Solaris и виртуальной реальности

Grazia
«Советский Союз разбился о собственный прекрасный образ» «Советский Союз разбился о собственный прекрасный образ»

Наш четвертый подкаст, посвященный мифам о распаде СССР

Эксперт
Самые необычные технологии в лифтах Самые необычные технологии в лифтах

В сфере подъема-спуска граждан и грузов внедряются разные интересные технологии

Популярная механика
Невероятное будущее: футуролог о том, как изменится наша жизнь через 15 лет Невероятное будущее: футуролог о том, как изменится наша жизнь через 15 лет

Наши родители бы сказали, что это невозможно

Playboy
Почему все ненавидят Скорпионов? 5 веских причин Почему все ненавидят Скорпионов? 5 веских причин

Самый мистический и пугающий всех знак зодиака — Скорпион

The Voicemag
6 книг про искусственный интеллект — о том, что готовит нам будущее 6 книг про искусственный интеллект — о том, что готовит нам будущее

Книги, которые расскажут об умных роботах и tech-перспективах на ближайшие годы

Популярная механика
«Не доказано, что работает, доказано, что не работает» «Не доказано, что работает, доказано, что не работает»

Кто такие биохакеры сегодня?

Forbes Life
Стесняюсь спросить: что такое джиротоник и зачем его практиковать? Стесняюсь спросить: что такое джиротоник и зачем его практиковать?

Загадочный термин «джиротоник» нечасто услышишь даже в кругах продвинутых людей

Esquire
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
Мастопатии не существует: вся правда о популярном диагнозе — рассказывает врач Мастопатии не существует: вся правда о популярном диагнозе — рассказывает врач

Мастопатия: так ли она страшна на самом деле?

Cosmopolitan
10 способов сделать базовую вещь ультрамодной 10 способов сделать базовую вещь ультрамодной

С чем носить белую рубашку, чтобы быть самой стильной

Лиза
Кроме шуток Кроме шуток

Чукотка — легендарный край для путешествий без гаджетов

Цифровой океан
Искусственный интеллект: что он может и чего не может Искусственный интеллект: что он может и чего не может

Технологии искусственного интеллекта находятся на стадии быстрого внедрения

Эксперт
До Окси и после: как изменился русский рэп за двадцать лет До Окси и после: как изменился русский рэп за двадцать лет

Какое влияние Окси оказал на русский рэп и оказал ли

РБК
Сбавить обороты: 8 способов справиться со своей раздражительностью без вреда для себя и партнера Сбавить обороты: 8 способов справиться со своей раздражительностью без вреда для себя и партнера

Даже в счастливых браках супругам бывает непросто сдержать свое негодование

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

Какие привычки повысят качество жизни

Psychologies
Виргинский опоссум Виргинский опоссум

Подкупить опоссума можно только уважением, терпением и любовью. И едой, конечно

Weekend
Жена, лидер, убийца: как Патриция Реджани покорила дом Gucci, а потом потеряла все Жена, лидер, убийца: как Патриция Реджани покорила дом Gucci, а потом потеряла все

Реальная история преступления, освещенного в «Доме Gucci»

Forbes
Открыть в приложении