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

Ариан Кальво: «Неудачи могут быть вдохновляющими и мотивирующими» Ариан Кальво: «Неудачи могут быть вдохновляющими и мотивирующими»

В нашем сознании упустить или не получить что-то означает, что мы неудачники

Здоровье
Поздравляю, коллеги! Поздравляю, коллеги!

Корпоратив – это отличная возможность весело провести время и… натворить дел

Cosmopolitan
Мы выбираем друг друга не случайно Мы выбираем друг друга не случайно

Выбор партнера предопределен всем предшествующим ходом нашей жизни

Psychologies
Совпадений нет Совпадений нет

Достичь гармонии реально – если оба партнера постараются

Cosmopolitan
Штрафы ГИБДД, на которые водители махнули рукой (накажут в любой момент) Штрафы ГИБДД, на которые водители махнули рукой (накажут в любой момент)

За какие неузаконенные улучшения и недочеты можно получить штраф

РБК
20 навыков продуктивного лентяя 20 навыков продуктивного лентяя

Если нельзя избежать работы, остается научиться делать ее быстро и хорошо!

Maxim
Игры разума Игры разума

Дорн и Чумаченко — о том, где проходит грань между творчеством и алгоритмами

Esquire
Как женщины-режиссеры борются за место в индустрии в России и мире Как женщины-режиссеры борются за место в индустрии в России и мире

Отрывок из книги Анжелики Артюх «Кинорежиссерки в современном мире»

Forbes
Средневековый вопрос: каким получился фильм «Последняя дуэль» Средневековый вопрос: каким получился фильм «Последняя дуэль»

«Последняя дуэль» — историческая драма Ридли Скотта

РБК
Каково это — перенести трансплантацию пениса Каково это — перенести трансплантацию пениса

Том Мэннинг — первый американец, которому провели трансплантацию пениса

Esquire
Цифровое бессмертие: можно ли записать мозг на носитель Цифровое бессмертие: можно ли записать мозг на носитель

Человечество не оставляет попыток придумать для личности долговечную основу

Популярная механика
Осенняя хандра или депрессия: как отличить? Осенняя хандра или депрессия: как отличить?

Осенняя хандра — абсолютно нормальный процесс, свойственный многим людям

Psychologies
Ошибки, мешающие вам стать увереннее в себе Ошибки, мешающие вам стать увереннее в себе

Как поднять низкую самооценку?

Psychologies
Облысевшая женщина вернула себе волосы и помолодела на 20 лет Облысевшая женщина вернула себе волосы и помолодела на 20 лет

78-летняя Бренда Викерс из Уокергейта на протяжении 20 лет теряла волосы

Cosmopolitan
Как на самом деле выглядят пакистанские невесты: фото с макияжем и без Как на самом деле выглядят пакистанские невесты: фото с макияжем и без

Свадебная красота из Пакистана. Здешние бьюти-традиции отличаются от наших!

Cosmopolitan
Как перестать бояться и начать свое дело Как перестать бояться и начать свое дело

Какие качества помогут создать успешный бизнес

СНОБ
В каких продуктах много витамина D В каких продуктах много витамина D

Как дефицит витамина D можно восполнить с помощью рациона

РБК
«Ты красивее моей сестры»: 10+ историй о самых глупых причинах расставания «Ты красивее моей сестры»: 10+ историй о самых глупых причинах расставания

Истории о самых нелепых поводах для расставания

Cosmopolitan
Эффект Google: как справиться с цифровой амнезией Эффект Google: как справиться с цифровой амнезией

Почему мы не можем запомнить легкодоступную информацию

VC.RU
Школа мраморирования, или Танцующий завиток Школа мраморирования, или Танцующий завиток

В оформлении книг издавна использовали пёструю бумагу ручной выделки

Наука и жизнь
Могу ли я иметь детей? Как узнать это до беременности и что такое фертильность? Могу ли я иметь детей? Как узнать это до беременности и что такое фертильность?

Что такое фертильность и от чего она зависит?

9 месяцев
Корейский сериал «Зов ада»: о чем это, стоит ли смотреть и правда ли, что он лучше «Игры в кальмара» Корейский сериал «Зов ада»: о чем это, стоит ли смотреть и правда ли, что он лучше «Игры в кальмара»

Еще один корейский сериал «Зов ада». Он правда лучше, чем «Игра в кальмара»?

Maxim
Действительно ли темная тема на компьютере экономит заряд батареи Действительно ли темная тема на компьютере экономит заряд батареи

Поможет ли переход на темную тему продлить работу ПК?

Популярная механика
Как выбрать зимние шины: 5 важных советов для тех, кто еще не переобулся Как выбрать зимние шины: 5 важных советов для тех, кто еще не переобулся

Когда переобуваться, как подобрать модель шин и нужный размер?

РБК
Даже Питт и Гослинг: секс-символы Голливуда, о пластике которых ты вряд ли знала Даже Питт и Гослинг: секс-символы Голливуда, о пластике которых ты вряд ли знала

Рассказываем, на какие хирургические вмешательства решились эти актеры

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
Детей в Древнем Перу отлучили от груди на третьем году жизни Детей в Древнем Перу отлучили от груди на третьем году жизни

Биоархеологи исследовали останки 48 детей, похороненных около 2500 лет назад

N+1
Диабет, болезни сердца и еще 2 проблемы со здоровьем, которые возникнут, если часто есть пиццу (но вред можно снизить) Диабет, болезни сердца и еще 2 проблемы со здоровьем, которые возникнут, если часто есть пиццу (но вред можно снизить)

Увлечение фастфудом опасно, но это не значит, что нужно от него отказаться

Playboy
Разработчик дисплеев дополненной реальности WayRay создал электромобиль для зумеров Разработчик дисплеев дополненной реальности WayRay создал электромобиль для зумеров

WayRay создала трехместный электрокар с дисплеями дополненной реальности

Forbes
«Меня обходили стороной, словно смерть заразна»: как я пережила потерю дочери «Меня обходили стороной, словно смерть заразна»: как я пережила потерю дочери

У Юлии умерла дочь. Никто и ничто не помогало ей справиться с горем

Psychologies
Открыть в приложении