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

12 вещей, которые лучше, чем оргазм 12 вещей, которые лучше, чем оргазм

Не вздумай заменять этим нормальный человеческий секс!

Maxim
Биоархеологи обнаружили жертв последней чумы Имолы Биоархеологи обнаружили жертв последней чумы Имолы

Ученые раскопали останки 133 человек, умерших в 1630–1632 годах от чумы

N+1
20 привычек, которые помогут «прокачать» себя 20 привычек, которые помогут «прокачать» себя

Какие привычки повысят качество жизни

Psychologies
Говори или проиграешь: как убедить любого в чем угодно — советы бывшего секретного агента Говори или проиграешь: как убедить любого в чем угодно — советы бывшего секретного агента

Отрывок из книги Эви Пумпурас о том, как научиться убеждать

Inc.
Перестроечные фильмы, за которые сейчас не стыдно Перестроечные фильмы, за которые сейчас не стыдно

Не все кино эпохи советской перестройки современному зрителю заменяет боль

Maxim
Марафон желаний Марафон желаний

Зачем мы загадываем желания?

Psychologies
Зубная боль: как защититься от некачественных материалов у стоматолога Зубная боль: как защититься от некачественных материалов у стоматолога

Какие технологии чаще всего подделывают в стоматологиях?

Популярная механика
Еще теплее Еще теплее

Дольче и Габбана рассказали, как придумали почти две тысячи предметов интерьера

Harper's Bazaar
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
Измена: взгляд с двух сторон. Если неверный партнер — вы Измена: взгляд с двух сторон. Если неверный партнер — вы

Какие чувства испытывает тот, кто изменил своему партнеру?

Psychologies
Дочери Газманова, Табакова, Крапивиной: как выглядят дебютантки бала Tatler-2021 Дочери Газманова, Табакова, Крапивиной: как выглядят дебютантки бала Tatler-2021

Посмотрим на девушек, которых скоро будет обсуждать вся страна!

Cosmopolitan
Страна полного привода: самые популярные кроссоверы России Страна полного привода: самые популярные кроссоверы России

Половина от проданных на российском рынке новых автомобилей — кроссоверы

Playboy
Лонжерон: для чего нужен, как ремонтируют и другие нюансы Лонжерон: для чего нужен, как ремонтируют и другие нюансы

Нужно ли усиливать лонжероны, где они находятся, что делать в случае поломки?

РБК
Как выжить в тюрьме: советы звезд из-за решетки Как выжить в тюрьме: советы звезд из-за решетки

Рекомендации знаменитостей, оказавшихся за решеткой

Maxim
Пепел миров: как мертвые звезды помогли заглянуть в недра далеких планет Пепел миров: как мертвые звезды помогли заглянуть в недра далеких планет

Американские ученые всмотрелись в остывающие звезды

Forbes
Личный опыт: как запустить пиццерию в Великобритании и не потеряться среди гигантов Личный опыт: как запустить пиццерию в Великобритании и не потеряться среди гигантов

Уроки «Додо» из экспансии на перенасыщенный пиццериями рынок Великобритании

Inc.
Сергей Долмов: Как бороться с пьяными водителями Сергей Долмов: Как бороться с пьяными водителями

Пьяные водители стали самым настоящим бичом российских автодорог

СНОБ
Белые совы впервые добрались до Испании Белые совы впервые добрались до Испании

Белые совы склонны к далеким путешествиям

N+1
Алкоголь назвали проводником в загробный мир майя Алкоголь назвали проводником в загробный мир майя

Керамика из погребений майя в Копане содержала следы атоле или чичи

N+1
Неандертальцам приглянулись зеленые камешки для изготовления орудий Неандертальцам приглянулись зеленые камешки для изготовления орудий

Древние люди использовали змеевик для обработки кости

N+1
Это Элви Рэй Смит: он мечтал создать анимационный фильм на компьютере, соосновал Pixar, но ушёл из компании из-за Джобса Это Элви Рэй Смит: он мечтал создать анимационный фильм на компьютере, соосновал Pixar, но ушёл из компании из-за Джобса

Элви Рэй Смит убеждал всех, что за компьютерной графикой будущее

VC.RU
Сады на крыше: где искать городской оазис в Сингапуре и Москве Сады на крыше: где искать городской оазис в Сингапуре и Москве

Через пару десятилетий «зеленые» здания станут новой нормой для мегаполисов

РБК
Доброе утро! Доброе утро!

Что есть на завтрак даже тем, кто обычно не голоден

Лиза
Мистическая Москва: 5 самых таинственных и пугающих легенд о столице Мистическая Москва: 5 самых таинственных и пугающих легенд о столице

Пугающие истории Москвы

Playboy
5 самых странных вещей, которые отдыхающие встречали на пляже 5 самых странных вещей, которые отдыхающие встречали на пляже

Подборка 5 самых странных находок туристов на пляжах

Playboy
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
Китайские генетики нашли предков шерпов в долине реки Хуанхэ Китайские генетики нашли предков шерпов в долине реки Хуанхэ

Китайские генетики исследовали геномы 628 шерпов

N+1
Back in the U.S.S.R. Back in the U.S.S.R.

Что рекомендовали советским женщинам журналы 70–80-х годов?

Cosmopolitan
Субмарины с пушками. История самого нелепого проекта британского флота Субмарины с пушками. История самого нелепого проекта британского флота

После Первой мировой войны британцы решили, что им нужны подлодки с пушками

Maxim

Истории о маленьких ночных шалостях

Playboy
Открыть в приложении