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

Общение, из которого рождается истина Общение, из которого рождается истина

Самое крупное событие научного мира, которое объединяет математиков всего мира

Наука
Вредны ли шампуни с сульфатами в составе Вредны ли шампуни с сульфатами в составе

Действительно ли безсульфатные шампуни безопасны для волос?

Популярная механика
20 привычек, которые помогут «прокачать» себя 20 привычек, которые помогут «прокачать» себя

Какие привычки повысят качество жизни

Psychologies
Стримеры в Китае зарабатывают миллиарды в день: как это работает и когда закончится Стримеры в Китае зарабатывают миллиарды в день: как это работает и когда закончится

Китайские инфлюенсеры бьют рекорды по продажам товаров через прямые эфиры

Forbes
«Узнала, что у меня меланома 4 стадии»: как я победила неизлечимый рак «Узнала, что у меня меланома 4 стадии»: как я победила неизлечимый рак

Рак кожи, меланома — всегда приговор?

Cosmopolitan
О чем думают девушки, когда занимаются сексом на одну ночь? О чем думают девушки, когда занимаются сексом на одну ночь?

Какие подводные камни кроются за согласием «просто разок поехать к тебе»

Maxim
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
В здоровых ли вы отношениях? Проверьте по 13 пунктам опросника В здоровых ли вы отношениях? Проверьте по 13 пунктам опросника

Пройдитесь по списку ниже — возможно, вы идеальная пара

Psychologies
Неандертальцам приглянулись зеленые камешки для изготовления орудий Неандертальцам приглянулись зеленые камешки для изготовления орудий

Древние люди использовали змеевик для обработки кости

N+1
«Это не конец света» и другие токсичные фразы, которые кажутся безобидными «Это не конец света» и другие токсичные фразы, которые кажутся безобидными

Возможно, и в вашем лексиконе есть фразы, от которых давно пора отказаться.

Psychologies
Как быть с другом, который пытается сделать из вас своего психотерапевта Как быть с другом, который пытается сделать из вас своего психотерапевта

Наверняка у вас есть такой друг, но вы вряд ли ему противостоите

GQ
Простой чек-лист для тех, кто переживает за кибербезопасность Простой чек-лист для тех, кто переживает за кибербезопасность

Не допустим воровства аватаров в метавселенных!

GQ
Стоп, снято: самые известные убийства на киносъемках Стоп, снято: самые известные убийства на киносъемках

Когда что-то вдруг пошло не по сценарию

Playboy
Роалд Хоффманн: Как пережить нобелевскую премию Роалд Хоффманн: Как пережить нобелевскую премию

Роалда Хоффманна мы знаем не только как химика-теоретика

Наука и жизнь
Почему бедность — это удобно Почему бедность — это удобно

Как люди загоняют себя в «мир бедных» и почему некоторые не могут выбраться?

СНОБ
Беспроигрышная лотерея Беспроигрышная лотерея

Зачем аналитики и экономисты делают неверные прогнозы и не останавливаются

Forbes
Меткие заимствования, стритвир Louis Vuitton и самые желанные кроссовки: модные феномены Вирджила Абло Меткие заимствования, стритвир Louis Vuitton и самые желанные кроссовки: модные феномены Вирджила Абло

Самые яркие моменты, за которые мода благодарна Вирджилу Абло

Esquire
Отцы-основатели: почему конфликт наследника с родителями из-за передачи дел неизбежен Отцы-основатели: почему конфликт наследника с родителями из-за передачи дел неизбежен

Наследники обязаны быть непохожими на родителей

Forbes
Археологи нашли в ЮАР постель возрастом более 40 тысяч лет Археологи нашли в ЮАР постель возрастом более 40 тысяч лет

Древняя постель представляла собой подстилку из растений, размещенную на золе

N+1
16 самых депрессивных фильмов на любой вкус 16 самых депрессивных фильмов на любой вкус

Эти фильмы помогут понять: твоя жизнь еще не достигла дна

Maxim
Археологи нашли в Великом Новгороде средневековые костяные коньки Археологи нашли в Великом Новгороде средневековые костяные коньки

Ученые подвели итоги раскопок 2021 года в Великом Новгороде

N+1
5 законов США, которые нам не понять 5 законов США, которые нам не понять

Необычные запреты в США, которые действуют в США много лет

Playboy
«Опыт предыдущих поколений новым уже не нужен»: Екатерина Шульман о воспитании детей «Опыт предыдущих поколений новым уже не нужен»: Екатерина Шульман о воспитании детей

Как воспитывать детей в постоянно изменяющемся мире?

Forbes
Тетушка Тильда, которая помнит все Тетушка Тильда, которая помнит все

«Память»: первый англоязычный фильм Апичатпонга Вирасетакуна

Weekend
То смех, то слезы: как общаться с экзальтированными людьми То смех, то слезы: как общаться с экзальтированными людьми

Что значит экзальтированный человек и как с ним быть?

РБК
Секс во славу богов: невероятная история храмовой проституции Секс во славу богов: невероятная история храмовой проституции

Как проституция превратилась из священного ритуала в позорное ремесло?

Maxim
Как понять, что аромат тебе не подходит: 5 правил, которые помогут выбрать духи Как понять, что аромат тебе не подходит: 5 правил, которые помогут выбрать духи

Осознать, что парфюм тебе не очень подходит, действительно сложно

Cosmopolitan
«Счастье — это реальность минус ожидания». Интервью о психологии семьи «Счастье — это реальность минус ожидания». Интервью о психологии семьи

Автор книги «Поколение "сэндвич"» — о счастье и языке между поколениями

РБК
«Думала уже всё». Женщина победила бесплодие в 50 и родила двойню «Думала уже всё». Женщина победила бесплодие в 50 и родила двойню

После многих испытаний Манда Эптон все же смогла победить недуг и забеременеть

Cosmopolitan
Наши все дома Наши все дома

Как устроить в обычной квартире новогоднюю вечеринку, выгнав всех из смартфонов?

Cosmopolitan
Открыть в приложении