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

Песнь льда и пломбира Песнь льда и пломбира

Лиза Туктамышева – просто красивая девушка, которая любит мороженое!

Maxim
Сериал «Уборщица»: тест на эмпатию или повод выгулять белое пальто? Сериал «Уборщица»: тест на эмпатию или повод выгулять белое пальто?

Что к чему и почему «сама виновата» опять не работает

Cosmopolitan
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
Когда мы будем летать на аэротакси, как Брюс Уиллис в Когда мы будем летать на аэротакси, как Брюс Уиллис в

Какое аэротакси ожидает нас в ближайшем будущем?

Популярная механика
Настасья Самбурская: «Мечтаю сыграть барби» Настасья Самбурская: «Мечтаю сыграть барби»

Настасья Самбурская — о роли мечты, кино и музыке

Лиза
Не только для расслабления Не только для расслабления

Болезни, которые может предотвратить массаж

Лиза
Как распознать в себе крутого программиста: 5 главных признаков Как распознать в себе крутого программиста: 5 главных признаков

Какими пятью качествами обладают востребованные сегодня IT-специалисты

Популярная механика

Дэвид Фостер Уоллес — о творческом методе Достоевского

Esquire
Кембрийские приапулиды оказались древнейшими обитателями пустых раковин Кембрийские приапулиды оказались древнейшими обитателями пустых раковин

Черви прятались в раковинах от хищников уже более 500 миллионов лет назад

N+1
Первое интервью партнера Бориса Александрова Юрия Изачика Первое интервью партнера Бориса Александрова Юрия Изачика

Юрий Изачик — как решались вопросы с наследниками при жизни Александрова

Forbes
Дискриминация, харассмент, алименты: почему права женщин в России не защищены Дискриминация, харассмент, алименты: почему права женщин в России не защищены

Почему дискриминация законодательно запрещена, а гендерного равенства нет?

Forbes
Ученые обнаружили самую тусклую сверхновую типа Iax Ученые обнаружили самую тусклую сверхновую типа Iax

Чем уникальны сверхновые типа Iax?

N+1
Кимчи, лаваш и васёку: какая еда входит в список мирового наследия ЮНЕСКО Кимчи, лаваш и васёку: какая еда входит в список мирового наследия ЮНЕСКО

Ни оливье, ни крабового в списке нет.

Playboy
Деконструкция формы и содержимого Деконструкция формы и содержимого

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

Weekend
Чрезвычайное происшествие Чрезвычайное происшествие

Прощание Натальи Поклонской с Москвой, Госдумой и другими иллюзиями

Tatler
Может ли зомби идти в бой: как военный суперкостюм стимулирует рефлексы Может ли зомби идти в бой: как военный суперкостюм стимулирует рефлексы

Новые технологии миостимуляции способны сделать из любого человека... марионетку

Популярная механика
140 кг без тормозов: за что обожают певицу Лиззо, которую никто не видел одетой 140 кг без тормозов: за что обожают певицу Лиззо, которую никто не видел одетой

Никто не может остаться равнодушным к певице Лиззо!

Cosmopolitan
Подавленные эмоции: почему они мешают жить и как с этим справиться Подавленные эмоции: почему они мешают жить и как с этим справиться

Подавленные эмоции — это настоящий ящик Пандоры

СНОБ
«Да ладно, не парься» и еще 5 фраз, после которых собеседник не захочет общаться «Да ладно, не парься» и еще 5 фраз, после которых собеседник не захочет общаться

Фразы-триггеры, которые не помогут успокоить собеседника

Cosmopolitan
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
Кейс LASERWAR: как запустить производство игрушечных винтовок в Смоленске и наладить экспорт в 75 стран Кейс LASERWAR: как запустить производство игрушечных винтовок в Смоленске и наладить экспорт в 75 стран

Как братья изучили лазертаг от и до и открыли производство игровых винтовок

Inc.
Холодный расчет Холодный расчет

Чем народная практика купания в проруби привлекла богатых и продвинутых

Vogue
Сапиосексуальность Сапиосексуальность

5 качеств, на которые девушки западают, не глядя на внешность

Playboy
Морковка для ослика: как научиться себя мотивировать Морковка для ослика: как научиться себя мотивировать

Знаете притчу про морковку и ослика? Помните, чем закончилась?

Psychologies
«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
Генетики нашли предков иберийцев ранней бронзы в Центральной Европе Генетики нашли предков иберийцев ранней бронзы в Центральной Европе

Около 4200 лет назад в Южную Испанию пришли мигранты со степным происхождением

N+1
5 минутные детективы 5 минутные детективы

Архивные пятиминутные детективы

Esquire
Два века путешествий Два века путешествий

Русское географическое общество и его архив – собрание редчайших документов

Вокруг света
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
Чтобы обнаружить психопата, достаточно всего одного вопроса Чтобы обнаружить психопата, достаточно всего одного вопроса

Можно ли обнаружить у себя или у окружающих черты психопата?

Cosmopolitan
Открыть в приложении