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

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
6 полезных жизненных навыков, которым могут научить видеоигры 6 полезных жизненных навыков, которым могут научить видеоигры

Могут ли видеоигры научить чему-то полезному?

Maxim
Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие

Двадцать разных способов мастурбации на любой вкус и цвет

Cosmopolitan
Тусклые, жирные, ломкие? Научись составлять диету для решения проблем с волосами Тусклые, жирные, ломкие? Научись составлять диету для решения проблем с волосами

5 основных проблем шевелюры. Мы разберем каждую

Cosmopolitan
15 способов нравиться людям 15 способов нравиться людям

15 общеизвестных банальных правил: как нравиться людям

Maxim
Евгений Миронов Евгений Миронов

15 мыслей Евгения Миронова

GQ
2001 год: как это было 2001 год: как это было

Конец независимого телевидения, гремит «Тату», космическая эра идет на дно

GQ
Произвести впечатление Произвести впечатление

Светлана Дикушина преобразовала безликий загородный дом в Подмосковье

SALON-Interior
Монетный сор: что не так с созданной последователями Дурова криптовалютой Toncoin Монетный сор: что не так с созданной последователями Дурова криптовалютой Toncoin

Что такое Toncoin и что с ней не так?

Forbes
«Барин» против: самые громкие скандалы Маслякова со звездами КВН «Барин» против: самые громкие скандалы Маслякова со звездами КВН

С кем ссорился Александр Васильевич Масляков

Cosmopolitan
Как посмотреть температуру процессора: тестируем CPU и боремся с перегревом Как посмотреть температуру процессора: тестируем CPU и боремся с перегревом

Как контролировать и поддерживать нормальную температуру процессора

CHIP
Вспоминаем дефицитные деликатесы, которые в СССР «выбрасывали» на прилавки к 7 Ноября Вспоминаем дефицитные деликатесы, которые в СССР «выбрасывали» на прилавки к 7 Ноября

В условиях дефицита все эти изыски покупали в ноябре и запасали до Нового года

Maxim
Скучаешь по Кэрри? 7 отличных женских сериалов, которые ты могла пропустить Скучаешь по Кэрри? 7 отличных женских сериалов, которые ты могла пропустить

Женские сериалы, с героинями которых ты сможешь себя ассоциировать

Cosmopolitan
Зачем Большому Адронному Коллайдеру понадобились спагетти: эксперименты российских ученых Зачем Большому Адронному Коллайдеру понадобились спагетти: эксперименты российских ученых

Процесс, в ходе которого нарушился баланс между частицами и античастицами

Популярная механика
Как модель для сборки Как модель для сборки

Шварцвальд: времена меняются, но не все в мире спешит меняться вместе с ними

Вокруг света
Чилийская утка и филиппинский селезень вывели потомство с половым диморфизмом Чилийская утка и филиппинский селезень вывели потомство с половым диморфизмом

Орнитологи описали необычный случай гибридизации двух видов уток

N+1
В главных ролях В главных ролях

Такое чувство, что Любовь Аксёнова никогда не отдыхает от кино

Cosmopolitan
В каких странах, кроме России и КНДР, еще есть мавзолеи В каких странах, кроме России и КНДР, еще есть мавзолеи

Традиция строить мавзолеи прижилась именно в социалистических странах

Maxim
Утюг, отпариватель или парогенератор – что выбрать для дома? Утюг, отпариватель или парогенератор – что выбрать для дома?

Что лучше – отпариватель или парогенератор для одежды?

CHIP
Минное поле: как говорить с партнерами о своих бывших и стоит ли? Минное поле: как говорить с партнерами о своих бывших и стоит ли?

Кто как относится к своим романам из прошлого?

Cosmopolitan
10 страшных историй, которые случились наяву 10 страшных историй, которые случились наяву

От изгнания бесов до необъяснимых смертей: кошмары, в которые трудно поверить

Esquire
Бурак Озчивит и Фахрие Эвджен: совместимость звездной пары разбирает астролог Бурак Озчивит и Фахрие Эвджен: совместимость звездной пары разбирает астролог

Бурак и Фахрие - одни из самых популярных актеров турецких сериалов

Cosmopolitan
Полина Ауг: «Моё тело точно такой же инструмент, как мой голос, мое лицо» Полина Ауг: «Моё тело точно такой же инструмент, как мой голос, мое лицо»

Актриса Полина Ауг — о буллинге в школе и советах от мамы

Cosmopolitan
Валерий Плотников. Друзей моих прекрасные черты Валерий Плотников. Друзей моих прекрасные черты

Валерий Плотников рассказывает, как он создавал портреты легендарных личностей

Караван историй
Палеоантропологи нашли окаменевшую поясницу австралопитека седиба Палеоантропологи нашли окаменевшую поясницу австралопитека седиба

Палеоантропологи обнаружили пять окаменевших поясничных позвонков австралопитека

N+1
Станет больше пыток и коррупции. Чем нам всем грозит закрытие «Мемориала»* Станет больше пыток и коррупции. Чем нам всем грозит закрытие «Мемориала»*

Чем закрытие «Мемориала»* грозит обычным гражданам

СНОБ
Как перестать беспокоиться о том, что думают другие Как перестать беспокоиться о том, что думают другие

Как перестать волноваться из-за мнений окружающих по поводу вашей персоны

Psychologies
В Баргузинском заповеднике исчезают сурки В Баргузинском заповеднике исчезают сурки

Прибайкальский черношапочный сурок исчезает

Наука и жизнь
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
Брайан Кокс – о «Наследниках», культуре отмены и вседозволенности Брайан Кокс – о «Наследниках», культуре отмены и вседозволенности

Брайан Кокс о «Наследниках», об искреннем мате и моральных ориентирах

GQ
Открыть в приложении