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

По следам суперпаводков Алтая По следам суперпаводков Алтая

Какая сила требовалась для того, чтобы создать огромные природные террасы?

Наука и жизнь
Документы сгорели, а главный свидетель выпал из вертолёта: золотодобыча, которая стоила акционерам $3 млрд Документы сгорели, а главный свидетель выпал из вертолёта: золотодобыча, которая стоила акционерам $3 млрд

Проект разработки золотого месторождения Bre-X оказался мошенничеством

VC.RU
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
Билл Гейтс посоветовал 5 книг на новогодние праздники Билл Гейтс посоветовал 5 книг на новогодние праздники

Традиционный список книг, рекомендованных к прочтению, от основателя Microsoft

Inc.
Возник по просьбе бразильских банкиров и стал любимым напитком солдат во время Второй мировой: история Nescafe Возник по просьбе бразильских банкиров и стал любимым напитком солдат во время Второй мировой: история Nescafe

История Nescafe — крупнейшего подразделения Nestle

VC.RU
Зелёный свет Зелёный свет

Как «Светофор» положил начало гонке дискаунтеров

РБК
Трактор от А до Я: из чего состоит, как работает и для чего на самом деле нужен Трактор от А до Я: из чего состоит, как работает и для чего на самом деле нужен

Как устроены и почему так ценятся современные тракторы

Популярная механика
Как перенести чаты WhatsApp со смартфона Android на iPhone Как перенести чаты WhatsApp со смартфона Android на iPhone

Как правильно перенести чаты WhatsApp со смартфона Android на iPhone

CHIP
Как согреться: 10 способов перестать мерзнуть Как согреться: 10 способов перестать мерзнуть

Как согреться с помощью дыхания, массажа, еды и много чего еще

Cosmopolitan
Flying Phantom: невероятные яхты, которые летят по волнам Flying Phantom: невероятные яхты, которые летят по волнам

Катамараны Flying Phantom стремительно ворвались в парусный спорт

Популярная механика
Считаем, сколько заработали участники турнира UFC 268 Считаем, сколько заработали участники турнира UFC 268

Участники турнира UFC 268 выбили 268 578 680 рублей

Maxim
Женщина-легенда: почему все фашисты боялись санитарку Марию Байду Женщина-легенда: почему все фашисты боялись санитарку Марию Байду

Подвиг санитарки Марии Байда остался в памяти людей навсегда

Cosmopolitan
Война и любовь Петра Романова Война и любовь Петра Романова

Если бы Кенигсек не утонул в Неве, российская история пошла бы по иному пути

Караван историй
«Это похоже на наркотик — включаешь плеер и забываешь про весь остальной мир»: история кассетного проигрывателя Walkman «Это похоже на наркотик — включаешь плеер и забываешь про весь остальной мир»: история кассетного проигрывателя Walkman

Walkman считался «символом статуса», а его название стало нарицательным

VC.RU
У крымского степняка обнаружили крупнейшую для бронзового века прижизненную трепанацию черепа У крымского степняка обнаружили крупнейшую для бронзового века прижизненную трепанацию черепа

Древний хирург провел трепанацию черепа с помощью каменных инструментов

N+1
Диетолог из Гарварда назвала 5 продуктов, которые стоит исключить из рациона Диетолог из Гарварда назвала 5 продуктов, которые стоит исключить из рациона

Диетолог Ума Найду: продукты, которые стоит избегать

Inc.
Бренд-менеджер «Онегина» — о тонкости вкусов и неизвестной сказке Пушкина Бренд-менеджер «Онегина» — о тонкости вкусов и неизвестной сказке Пушкина

Бренд «Онегин» придумал оригинальную арт-концепцию под запуск нового проекта

РБК
Земля – Орбита. Как отправить свое имя в космос? Земля – Орбита. Как отправить свое имя в космос?

Пластина — 10 на 15 мм, а имен — 22 772. Как всё уместить, Карл?

Популярная механика
10AGE: «Музыка как религия» 10AGE: «Музыка как религия»

Рэпер 10AGE — как он перестал быть лицемером, за что полюбил Советский Союз

ЖАРА Magazine
Почему мы забываем, зачем шли в другую комнату: дело не в возрасте или усталости Почему мы забываем, зачем шли в другую комнату: дело не в возрасте или усталости

С тобой бывало такое — заходишь на кухню и не понимаешь зачем?

Cosmopolitan
«Мальчики открыли ротики». Как Оксимирон спровоцировал противостояние мужчин и разозлил женщин «Мальчики открыли ротики». Как Оксимирон спровоцировал противостояние мужчин и разозлил женщин

Оксимирон выпустил трек, который окрестили сеансом психотерапии

СНОБ
Смена работы: как подготовиться психологически Смена работы: как подготовиться психологически

Разбираемся, как безболезненно сменить род или место деятельности

Psychologies
Личинки данио-рерио успели починить ДНК в нейронах за шесть часов сна Личинки данио-рерио успели починить ДНК в нейронах за шесть часов сна

Эффективность репарации ДНК в нейронах данио-рерио зависела от количества сна

N+1
Самый дорогой орех: чем полезна макадамия Самый дорогой орех: чем полезна макадамия

Что известно о составе и пользе макадамии?

РБК
Почему Царь-пушка – вовсе не пушка: что на самом деле стоит в Кремле Почему Царь-пушка – вовсе не пушка: что на самом деле стоит в Кремле

История Царь-пушки не заканчивается на анекдотах. Оказывается, это даже не пушка

ТехИнсайдер
Когда уперся в потолок. Что делать, если карьерный рост невозможен Когда уперся в потолок. Что делать, если карьерный рост невозможен

Карьерный потолок тем ближе, чем эффективнее и успешнее человек работает

СНОБ
Тяжелые фермионы обнаружили в гетероструктурах из дисульфида тантала Тяжелые фермионы обнаружили в гетероструктурах из дисульфида тантала

Первое обнаружение тяжелых фермионов вне объемных сплавов

N+1
Храм Хатшепсут оказался школой мастерства для древнеегипетских художников Храм Хатшепсут оказался школой мастерства для древнеегипетских художников

Создатели рельефов передавали свой опыт ученикам во время работ по отделке храма

N+1
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
Прощай, мой господин: как разводились в Османской империи Прощай, мой господин: как разводились в Османской империи

Почему мужчины искали «промежуточных» мужей бывшим женам?

Cosmopolitan
Открыть в приложении