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

10 гипотетических перемен в Солнечной системе 10 гипотетических перемен в Солнечной системе

Что если бы наша система выглядела совсем иначе?

Популярная механика
6 различий между умными и мудрыми людьми 6 различий между умными и мудрыми людьми

Возможно, куда полезнее быть не умным, а мудрым?

Psychologies
Мы выбираем друг друга не случайно Мы выбираем друг друга не случайно

Выбор партнера предопределен всем предшествующим ходом нашей жизни

Psychologies
Исследование: россиянки начинают бизнес из-за безработицы и идут на глобальный рынок Исследование: россиянки начинают бизнес из-за безработицы и идут на глобальный рынок

Каждый третий владелец растущего бизнеса в мире — женщина

Forbes
Экстремальная гелиевая звезда оказалась необычной богатой гелием звездой Экстремальная гелиевая звезда оказалась необычной богатой гелием звездой

Астрономы переопределили свойства звезды HD 144941

N+1
Секс или самовыражение? Что такое кинки-пати — разбираемся подробно Секс или самовыражение? Что такое кинки-пати — разбираемся подробно

Kinky party — что это такое, как и где происходит?

Cosmopolitan
Как голуби находят дорогу домой Как голуби находят дорогу домой

Как голуби ориентируются в сложных и меняющихся ландшафтах?

Популярная механика
Актриса года: Ирина Старшенбаум Актриса года: Ирина Старшенбаум

Мы узнали у актрисы года, почему она енот и что такое творческое счастье

Glamour
Как утопия ушла в монастырь Как утопия ушла в монастырь

Проект Григория Ревзина «Оправдание утопии». Санкт-галленский план

Weekend
Соединить экологию с экономикой Соединить экологию с экономикой

Как принципы ESG могут изменить современное производство

РБК
Как приучить ребенка к экологической ответственности: 6 шагов Как приучить ребенка к экологической ответственности: 6 шагов

Как привить ребенку полезные экопривычки?

Psychologies
Физики измерили толщину нейтронной кожи ядра никеля Физики измерили толщину нейтронной кожи ядра никеля

Толщина нейтронной кожи ядра никеля поможет разобраться в нейтронных звездах

N+1
Сложно обнаружить, еще сложнее вылечить: как я заболела туберкулезом Сложно обнаружить, еще сложнее вылечить: как я заболела туберкулезом

В последние годы туберкулез перестал быть болезнью асоциальных слоев населения

Cosmopolitan
Белковое окрашивание волос: как получить стойкий и мягкий эффект от краски Белковое окрашивание волос: как получить стойкий и мягкий эффект от краски

Способ сделать процедуру окрашивания щадящей и закрепить оттенок волос

Cosmopolitan
10 главных инвестиционных трендов следующего десятилетия: куда вложить деньги 10 главных инвестиционных трендов следующего десятилетия: куда вложить деньги

Инвестиционные тренды, которые зарождаются и «выстрелят» в ближайшие годы

Forbes
В Египте раскопали потерянную усыпальницу царского казначея времен Рамсеса II В Египте раскопали потерянную усыпальницу царского казначея времен Рамсеса II

Погребальный комплекс вельможи в Египте был украшен полихромной росписью

N+1
Как может работать «налог на миллиардеров», из-за которого Маск задумал продать 10% своих акций Tesla Как может работать «налог на миллиардеров», из-за которого Маск задумал продать 10% своих акций Tesla

Как миллиардеры в США пытаются обойти налоговый кодекс

VC.RU
«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
«Карандаш в стакане»: пять страшилок, которыми пугают женщин за 40 «Карандаш в стакане»: пять страшилок, которыми пугают женщин за 40

Чем мужчины любят пугать женщин, возраст которых перевалил за 40

Cosmopolitan
Удивительная история ездовых собак в СССР Удивительная история ездовых собак в СССР

Собаки на Крайнем севере были сторожем, проводником в другой мир и транспортом

Maxim
Новый инструмент образования: интерактивные виртуальные миры Новый инструмент образования: интерактивные виртуальные миры

Обучение может быть интереснее кино и компьютерных игр

Популярная механика
6 известных пирамид, кроме египетских 6 известных пирамид, кроме египетских

Пирамиды есть даже в России, правда, без фараонов внутри

Maxim
«Французский вестник»: ода журналистике от Уэса Андерсона «Французский вестник»: ода журналистике от Уэса Андерсона

«Французский вестник» создает необыкновенное настроение ностальгии

GQ
Повесть о Настоящем Адвокате Повесть о Настоящем Адвокате

Адвокат Семён Ария и дело об убийстве супруг Раскиных

Дилетант
Похоже, мы недооценили первую в истории вспышку чумной пандемии Похоже, мы недооценили первую в истории вспышку чумной пандемии

Последствия чумы были более серьезным, чем предполагали ранние исследования

Популярная механика
Химики получили соединение со связью калифорний-углерод Химики получили соединение со связью калифорний-углерод

Связь калифорний-углерод получили с помощью рентгеноструктурного анализа

N+1
Презервативы-унисекс: что это такое, как они работают и кому подойдут Презервативы-унисекс: что это такое, как они работают и кому подойдут

Стартап Wondaleaf Uni Condom занимается производством презервативов унисекс

Cosmopolitan
Плазмида с CRISPR/Cas9 убила патогенные штаммы в кишечнике мыши Плазмида с CRISPR/Cas9 убила патогенные штаммы в кишечнике мыши

Ученым создали плазмиду с высокой скоростью конъюгации

N+1
В 1951 году власти Дании забрали детей у коренных жителей, чтобы воспитать из них «гренландскую элиту». Дети выросли и требуют компенсации В 1951 году власти Дании забрали детей у коренных жителей, чтобы воспитать из них «гренландскую элиту». Дети выросли и требуют компенсации

Когда нужного количества не набралось детей просто забрали из семей инуитов

Esquire
Цветы, призрак и яйцо Фаберже: 7 необычных бутылок алкоголя, которые украсят коллекцию Цветы, призрак и яйцо Фаберже: 7 необычных бутылок алкоголя, которые украсят коллекцию

Алкоголь может быть не только напитком, но и предметом искусства

Playboy
Открыть в приложении