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

Лишний воздух Лишний воздух

Отрыжка – мелкая неприятность, которая способна испортить жизнь

Здоровье
Метавселенная за $5 млрд: как бренды зарабатывают в выдуманном мире Метавселенная за $5 млрд: как бренды зарабатывают в выдуманном мире

Метавселенная — это реальность, а не будущее

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

Какие привычки повысят качество жизни

Psychologies
Невеста попросила подруг похудеть к свадьбе, и они обиделись Невеста попросила подруг похудеть к свадьбе, и они обиделись

В погоне за свадьбой мечты легко обидеть гостей

Psychologies
Социофобия: дань моде или тревожное расстройство? Социофобия: дань моде или тревожное расстройство?

Что же такое социофобия на самом деле?

Psychologies
Они тебя обманывают: 8 «диетических» продуктов, от которых толстеют Они тебя обманывают: 8 «диетических» продуктов, от которых толстеют

Некоторые продукты только кажутся полезными и диетическими

Cosmopolitan
Почему анализировать детство бывает опасно Почему анализировать детство бывает опасно

Когда стоит перестать копаться в прошлом и двигаться дальше

Psychologies
Быть Стрельцом — это… 10 вещей, которые поймет только этот знак Быть Стрельцом — это… 10 вещей, которые поймет только этот знак

Поскольку сейчас на дворе сезон Стрельцов, поговорим именно о них

Cosmopolitan
Стрельба по орбите: зачем Россия сбила советский спутник Стрельба по орбите: зачем Россия сбила советский спутник

Россия продемонстрировала свои возможности сбивать спутники на низкой орбите

Forbes
«Я бы написал любую дрянь — лишь бы мне заплатили за это» «Я бы написал любую дрянь — лишь бы мне заплатили за это»

Джек Лондон о том, как он стал писателем

Weekend
Деконструкция формы и содержимого Деконструкция формы и содержимого

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

Weekend
Забытые советские марки: АТУЛ Забытые советские марки: АТУЛ

Некогда существовавшая, а ныне забытая автомобильная марка — АТУЛ

Популярная механика
Как выбрать идеальную подушку: советы эксперта Как выбрать идеальную подушку: советы эксперта

Что такое анатомическая подушка? Какой материал должен быть внутри?

РБК
Как на иголках Как на иголках

Чего мы не понимаем об акупунктуре

N+1
Татьяна Доронина. Королева Лир Татьяна Доронина. Королева Лир

Московские театральные события напоминают мыльную оперу или индийскую мелодраму

СНОБ
Доктор Лиза: о жизни, о смерти, о любви Доктор Лиза: о жизни, о смерти, о любви

Отрывки из личного дневника Елизаветы Глинки — о жизни и смерти, о любви

Cosmopolitan
Прошлое, настоящее, будущее: Петр Коваленко — о связи личного стиля и времени Прошлое, настоящее, будущее: Петр Коваленко — о связи личного стиля и времени

Как на личный стиль влияют наши воспоминания, надежды и устремления

Cosmopolitan
6 способов правильно высушить обувь осенью и зимой 6 способов правильно высушить обувь осенью и зимой

Правильные способы привести обувь в порядок в период слякоти

Cosmopolitan
Диетолог из Гарварда назвала 5 продуктов, которые стоит исключить из рациона Диетолог из Гарварда назвала 5 продуктов, которые стоит исключить из рациона

Диетолог Ума Найду: продукты, которые стоит избегать

Inc.
10 необычных способов быстро уснуть 10 необычных способов быстро уснуть

Как уснуть, если подсчет овец и глубокое дыхание уже не помогают?

Psychologies
Искусство невсерьез: зачем смотреть «Официальный конкурс», комедию с Антонио Бандерасом и Пенелопой Крус Искусство невсерьез: зачем смотреть «Официальный конкурс», комедию с Антонио Бандерасом и Пенелопой Крус

«Официальный конкурс» — как проходит грань между жанровым кино и искусством?

Esquire
Истребители танков на Донбассе. Из Америки — с любовью Истребители танков на Донбассе. Из Америки — с любовью

Так ли страшен противотанковый ракетный комплекс FGM-148 Javelin?

Maxim
«Миф — это вирус» «Миф — это вирус»

Александр Зельдович о своей «Медее», ресентименте и феминизме

Weekend
Самая быстрая Lada в мире: сколько стоит, как едет и из чего сделана Самая быстрая Lada в мире: сколько стоит, как едет и из чего сделана

Спортивная Lada Vesta, которая выступает в классе «туринг» в гонках

Maxim
Роалд Хоффманн: Как пережить нобелевскую премию Роалд Хоффманн: Как пережить нобелевскую премию

Роалда Хоффманна мы знаем не только как химика-теоретика

Наука и жизнь
«Мы просто друзья»: почему у многих пар отношения начинаются с дружбы? «Мы просто друзья»: почему у многих пар отношения начинаются с дружбы?

Как часто дружба перерастает в любовь в реальной жизни

Psychologies
Тридцать первая литера... Тридцать первая литера...

Что можно сказать о букве «э»?

Наука и жизнь
Психотерапия: 10 важных уроков Психотерапия: 10 важных уроков

Клиенты психологов делятся самым важным, что они вынесли из терапии

Psychologies
Прилежный ученик Прилежный ученик

Иван Стрешинский стал первым в России менеджером-миллиардером

Forbes
Трогательная история для семейного чтения на выходных. Майкл Морпурго: «Хранитель острова Паффин» Трогательная история для семейного чтения на выходных. Майкл Морпурго: «Хранитель острова Паффин»

Отрывок из светлой истории о дружбе и преданности Майкла Морпурго

СНОБ
Открыть в приложении