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

20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели 20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели

Объекты и явления, при помощи которых твой секс будет еще великолепнее

Maxim
Ностальгия по постапокалипсису Ностальгия по постапокалипсису

«Финч» — сентиментальная ода американскому сай-фаю XX века

Weekend
Два капитана: пенис и мозг — кто кем управляет? Два капитана: пенис и мозг — кто кем управляет?

Наличие пениса и мозга составляют правильный тандем всей мужской жизни

Maxim
Деконструкция формы и содержимого Деконструкция формы и содержимого

Елена Стафьева о совместном опыте Жака Кавалье-Бельтруда и Фрэнка Гери

Weekend
Перезагрузка Перезагрузка

Удалось ли вернуть к жизни сериал "Декстер" после восьмилетнего забвения

Esquire
50 вопросов, которые помогут построить более глубокие отношения 50 вопросов, которые помогут построить более глубокие отношения

О чем небанальном спросить знакомого, чтобы стать ближе?

Psychologies
Одна вокруг света: красное море и вездесущие велосипедисты Одна вокруг света: красное море и вездесущие велосипедисты

Красное море в Латинской Америке и неожиданные препятствия

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

«Память»: первый англоязычный фильм Апичатпонга Вирасетакуна

Weekend
Винные термины: азбука от А до Я Винные термины: азбука от А до Я

Краткий гид по виноделию

Esquire
Владимир Кристовский – о новом клипе Uma2rman, музыкальных трендах и чистом творчестве Владимир Кристовский – о новом клипе Uma2rman, музыкальных трендах и чистом творчестве

Владимир Кристовский о новом клипе группы

GQ
Совпадений нет Совпадений нет

Достичь гармонии реально – если оба партнера постараются

Cosmopolitan
Что сейчас все смотрят на Netflix: 10 самых популярных сериалов Что сейчас все смотрят на Netflix: 10 самых популярных сериалов

Какие проекты Netflix пользуется наибольшим успехом в России

Cosmopolitan
Не такие, как все Не такие, как все

Необычные профессии, вопреки недоуменным взглядам окружающих

Psychologies
Сибирские ученые создали эффективные кристаллы для лазеров Сибирские ученые создали эффективные кристаллы для лазеров

В лаборатории роста кристаллов создали кристаллы для лазеров бромида и хлорида

Популярная механика
Как выстроить привычку за несколько шагов, опираясь на науку? Как выстроить привычку за несколько шагов, опираясь на науку?

С чего начать, какую стратегию выбрать, чтобы выстроить привычку?

Популярная механика
Рома Штайн «Не хочу в эту кабалу!» Рома Штайн «Не хочу в эту кабалу!»

Певец и блогер Рома Штайн — что можно считать настоящей музыкой?

ЖАРА Magazine
Активация Windows: можно ли обойтись без нее Активация Windows: можно ли обойтись без нее

Что произойдет, если вы установите Windows, но не станете ее активировать?

CHIP
Как менялась Елена Летучая: бьюти-эволюция телеведущей Как менялась Елена Летучая: бьюти-эволюция телеведущей

Бьюти-эволюция Елены Летучей

Cosmopolitan
Как работают бионические протезы Как работают бионические протезы

Ученые смогли присоединить механическую руку к человеческой нервной системе

Популярная механика
«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
Как питание влияет на здоровье и продолжительность жизни кошек и собак Как питание влияет на здоровье и продолжительность жизни кошек и собак

Правильное питание может сказаться на продолжительности жизни наших любимцев?

Популярная механика
Избавиться от стресса: что такое энергетический детокс? Избавиться от стресса: что такое энергетический детокс?

Как сбросить энергетический мусор и настроиться на позитивную волну

Psychologies
Старение — это эволюционная ошибка. Ученые уверены, что его можно избежать Старение — это эволюционная ошибка. Ученые уверены, что его можно избежать

Старение — естественный процесс или ошибка?

Популярная механика
15 отличных южнокорейских сериалов, которые нужно смотреть 15 отличных южнокорейских сериалов, которые нужно смотреть

Южнокорейские дорамы, которые не уступают знаменитым сериалам

Esquire
Давлении в нижней мантии придало силикату кальция структуру перовскита Давлении в нижней мантии придало силикату кальция структуру перовскита

Американские геологи обнаружили внутри алмаза новый минерал давемаоит

N+1
За пределами Нью-Йорка: сериалы, которые рассказывают о настоящей Америке За пределами Нью-Йорка: сериалы, которые рассказывают о настоящей Америке

Самые интересные сериалы про американскую глубинку

Cosmopolitan
Майнинг: что это, как работает и для чего используется Майнинг: что это, как работает и для чего используется

основные принципы майнинга, что это такое и как все работает

CHIP
Порошковое покрытие как альтернатива гель-лаку: честный отзыв редакции Cosmо Порошковое покрытие как альтернатива гель-лаку: честный отзыв редакции Cosmо

Протестировали модную технику порошкового маникюра

Cosmopolitan
«Ростсельмаш» расширит выпуск тракторов «Ростсельмаш» расширит выпуск тракторов

Компания «Ростсельмаш» строит новый тракторный завод полного цикла

Агроинвестор
Автор года: Катерина Гордеева Автор года: Катерина Гордеева

Мы узнали, в каких тонах Катерина Гордеева видит будущее российского YouTube

Glamour
Открыть в приложении