Какими были древнейшие звезды, появившиеся после Большого взрыва

НаукаНаука

Первенцы Вселенной

Ученые нашли в глубинах Вселенной газовые облака, оставшиеся от взрывов первых звезд, совсем не похожих на современные. В этом открытии им помог Очень большой телескоп (Very Large Telescope, или VLT) — крупнейший телескоп в мире. Открытие сделала научная группа во главе с Себастьяном Лопесом из Чили. Научная работа опубликована в Astrophysical Journal.

Анатолий Глянцев, кандидат физико-математических наук

Квазар излучает свет. Свет проходит через газовое облако, вещество облака поглощает некоторые участки спектра квазара. По положению темных линий можно определить элементный состав облака

Когда во Вселенной рассвело

Часто говорят, что история Вселенной началась с Большого взрыва 13,7 млрд лет назад. Правильнее сказать, что с этого события началась Вселенная, какой мы ее знаем. До того были какие-то частицы и поля, но не было даже атомов, не говоря о звездах и галактиках.

Сразу после Большого взрыва температура была слишком высока для существования атомных ядер. Но пространство быстро расширялось, энергия распределялась по все большему объему, и вещество остывало. Уже в первую секунду возникли протоны и нейтроны. В течение нескольких минут они объединялись в атомные ядра в первых во Вселенной термоядерных реакциях. Потом температура упала, и реакции прекратились. Новорожденный мир был монотонным и скучным. Пространство почти равномерно заполнилось газом, столь разреженным, что по земным меркам это был просто вакуум. Этот газ был смесью водорода и гелия с ничтожной примесью лития, бериллия и бора, которую можно не брать в расчет. Только эти простейшие элементы образовались в первичных термоядерных реакциях.

Но за дело тут же взялся неутомимый скульптор — гравитация. Распределение вещества было все-таки не совсем равномерным, встречались случайные сгущения и разрежения. Там, где материи было чуть-чуть больше, и тяготение было сильнее. В эту точку притягивались новые массы вещества. От этого гравитация усиливалась и круг замыкался. Исходное крошечное уплотнение росло как снежный ком.

Так первичный газ собрался в огромные облака, позже ставшие галактиками и скоплениями галактик. Они тоже не были однородными: гравитация собирала комки внутри комков. В самых плотных и компактных сгустках температура и давление выросли настолько, что начались термоядерные реакции. В этих реакциях водород превращался в гелий, а гелий — в более тяжелые элементы. Эти «реакторы» и были первыми звездами. Момент их возникновения поэтично именуют космическим рассветом.

Когда Вселенная впервые озарилась звездным светом? По некоторым расчетам, уже спустя 250–350 млн лет после Большого взрыва. Во всяком случае, в первый миллиард лет.

Великий круговорот

Светила непрерывно истекают в окружающий космос веществом — звездным ветром. А в конце жизни, когда термоядерные реакции заканчиваются, звезда разрушается. Ее ядро превращается в компактный остаток, а внешние слои рассеиваются в космосе. С небольшими светилами это происходит постепенно, а массивные (от десяти масс Солнца) погибают в катастрофической вспышке сверхновой. Итог один: часть вещества консервируется в остатке (белом карлике, нейтронной звезде или черной дыре), а остальное превращается в межзвездный газ. И, значит, может стать материалом для новых звезд.

Сколько циклов этого круговорота уже успело миновать? Астрономы судят об этом по спектру светил, в котором отражается химический состав их поверхности. Почти всю жизнь звезды термоядерные реакции происходят глубоко в ее недрах. Поэтому поверхность состоит из того же вещества, из которого светило когда-то образовалось.

Все элементы, кроме водорода и гелия, астрономы называют металлами (химика от такого легкомыслия хватил бы удар). Солнце состоит из металлов примерно на 2%. Это означает, что вещество, из которого возникло наше светило, уже дважды проходило термоядерную переработку в недрах звезд. Другими словами, Солнце — звезда третьего поколения. К этому же поколению принадлежит большинство светил Млечного Пути. Но есть в Галактике звезды, чрезвычайно бедные металлами. Некоторые из них беднее Солнца в тысячи и даже миллионы раз! Эти светила — немногие оставшиеся представители второго поколения. Они образовались из материала, побывавшего в звездных термоядерных топках всего один раз. Ну а звезды первого поколения должны состоять только из водорода и гелия — элементов, образовавшихся сразу после Большого взрыва. Так, во всяком случае, гласит теория. Никто никогда не видел «живую» звезду первого поколения, и надежды на такое знакомство практически нет. Чтобы понять, почему это так, поговорим подробнее о превращении скучных комков межзвездного газа в сияющие светила.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Открыть в приложении