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

Воскрешение в пробирке: вымершие животные, которых люди пытаются возродить Воскрешение в пробирке: вымершие животные, которых люди пытаются возродить

О нескольких проектах по восстановлению вымерших видов

Популярная механика
«Женское сердце. Современный подход к здоровью женщин» «Женское сердце. Современный подход к здоровью женщин»

Только недавно исследования показали, что пол при лечении сердца надо учитывать

N+1
Мы выбираем друг друга не случайно Мы выбираем друг друга не случайно

Выбор партнера предопределен всем предшествующим ходом нашей жизни

Psychologies
Ecwid: Как студент из Ульяновска создал глобальную IT-компанию (и привлек миллион пользователей) Ecwid: Как студент из Ульяновска создал глобальную IT-компанию (и привлек миллион пользователей)

Как компания Ecwid выдержала конкуренцию с Google

Inc.
Прилежный ученик Прилежный ученик

Иван Стрешинский стал первым в России менеджером-миллиардером

Forbes
Как мосметро использует машинное обучение для оценки загруженности вагонов Как мосметро использует машинное обучение для оценки загруженности вагонов

Оценка загруженности вагонов: как оно работает и при чем здесь машинное обучение

Популярная механика
Пещерным медведям приглянулась для зимовки неандертальская стоянка в Польше Пещерным медведям приглянулась для зимовки неандертальская стоянка в Польше

Неандертальцы собирали рога и кости животных

N+1
Пластический хирург Тимур Хайдаров — Forbes: «Покажи, что ты гений» Пластический хирург Тимур Хайдаров — Forbes: «Покажи, что ты гений»

Пластический хирург — как выделиться из толпы в условиях жесткой конкуренции

Forbes
Американский биотех-стартап выходцев из России привлек $2,5 млн от Xploration Capital Американский биотех-стартап выходцев из России привлек $2,5 млн от Xploration Capital

Стартап Longevica привлек $2,5 млн от венчурного фонда Xploration Capital

Forbes
Женщина года: бремя первых Женщина года: бремя первых

Что будет, если в одной комнате окажутся сразу две женщины года?

Glamour
Как выбрать игровую клавиатуру: советы для геймеров Как выбрать игровую клавиатуру: советы для геймеров

На какие параметры нужно обратить внимание при выборе игровой «клавы»

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

«Последняя дуэль» — историческая драма Ридли Скотта

РБК
Кто такая Анна Сорокина: русская лжемиллионерша, обманувшая американскую элиту Кто такая Анна Сорокина: русская лжемиллионерша, обманувшая американскую элиту

В основу сериала легла реальная история русской мошенницы Анны Сорокиной

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

Что лучше – отпариватель или парогенератор для одежды?

CHIP
Кривой мизинец и плохая память: как гаджеты меняют тело и организм человека Кривой мизинец и плохая память: как гаджеты меняют тело и организм человека

Гаджеты облегчили нашу жизнь, но ценой проблем со здоровьем

Playboy
LinkedIn для медиков: как стартап Н1 привлек $100 млн и собрал онлайн-данные о врачах LinkedIn для медиков: как стартап Н1 привлек $100 млн и собрал онлайн-данные о врачах

Компания собрала информацию о 10 млн врачей по всему миру и заработала на этом

Forbes
«Спасение от стресса»: Меган Маркл помогла Адель пережить развод и похудеть «Спасение от стресса»: Меган Маркл помогла Адель пережить развод и похудеть

Герцогиня Сассекская стала источником вдохновения для Адель

Cosmopolitan
5 органов в нашем теле, без которых можно обойтись 5 органов в нашем теле, без которых можно обойтись

Есть ли в человеческом теле ненужные органы?

Cosmopolitan
Попробуй Сахалин на вкус! Попробуй Сахалин на вкус!

Природа, виды на океан, морепродукты – далеко не все, что есть на Сахалине

Лиза
В Россию на грядки: как семья потомственного фермера из Голландии основала хозяйство в Тамбовской области В Россию на грядки: как семья потомственного фермера из Голландии основала хозяйство в Тамбовской области

Как голландский фермер отправиться в Россию приучать тамбовчан к спарже

Inc.
Сколько на самом деле у эскимосов слов для обозначения снега? Сколько на самом деле у эскимосов слов для обозначения снега?

Чем необычны языки полярных народов?

Популярная механика
Есть ли у животных отпечатки пальцев? Есть ли у животных отпечатки пальцев?

Отпечатки пальцев — уникальная особенность человека или нет?

Популярная механика
Обязательно ли завтракать? Вот что говорят исследования Обязательно ли завтракать? Вот что говорят исследования

Вокруг питания и завтрака, в частности, существует множество предубеждений

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

Как поднять низкую самооценку?

Psychologies
Курс на груз Курс на груз

Как авиагруппа «Волга-Днепр» ворвалась в сотню крупнейших компаний России

РБК

Исполнилось 68 лет с момента испытаний первой советской водородной бомбы

Популярная механика
Проблема жъжъь Проблема жъжъь

Что такое «кризис опыления» и как с ним быть

N+1
Светлым сипухам с Британских островов нашли предков на Пиренейском полуострове Светлым сипухам с Британских островов нашли предков на Пиренейском полуострове

Обыкновенные сипухи заселили Британские острова с Пиренейского полуострова

N+1
Эксперт института дизайна Стэнфорда назвал три упражнения, чтобы повысить свою креативность Эксперт института дизайна Стэнфорда назвал три упражнения, чтобы повысить свою креативность

Креативность как мускул — чем больше его напрягать, тем больше он укрепляется

Inc.
Искусство лени Искусство лени

О личной эффективности говорят все, но мало кто вспоминает о пользе безделья

Psychologies
Открыть в приложении