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
Бить за чизбургер — плохо, бить чизбургером — приемлемо: как учёные обучают искусственный интеллект этическим нормам Бить за чизбургер — плохо, бить чизбургером — приемлемо: как учёные обучают искусственный интеллект этическим нормам

О трудностях обучения роботов

VC.RU
Мы выбираем друг друга не случайно Мы выбираем друг друга не случайно

Выбор партнера предопределен всем предшествующим ходом нашей жизни

Psychologies
Во имя сына: каким получился новый альбом Адель «30» Во имя сына: каким получился новый альбом Адель «30»

Как сделана пластинка Адель «30», сумела ли певица оправдать ожидания?

Esquire
5 ситуаций, в которых лучше сдаться, чем продолжать борьбу 5 ситуаций, в которых лучше сдаться, чем продолжать борьбу

Адаптивность и гибкость мышления — показатели здоровой психики

Psychologies
Начистоту: новые фото Навки, Бузовой, Бони и других звезд без макияжа и ретуши Начистоту: новые фото Навки, Бузовой, Бони и других звезд без макияжа и ретуши

Смотреть на фото звезд без макияжа всегда безумно интересно!

Cosmopolitan
Морковка для ослика: как научиться себя мотивировать Морковка для ослика: как научиться себя мотивировать

Знаете притчу про морковку и ослика? Помните, чем закончилась?

Psychologies
Золотая классика: 10 лучших американских автомобилей 40-60-х годов Золотая классика: 10 лучших американских автомобилей 40-60-х годов

Американские автомобильные фирмы 40-60-х годов, которые почти забыли

Популярная механика
Как эмбрион человека прожил в пробирке 13 дней Как эмбрион человека прожил в пробирке 13 дней

Эмбрион в пробирке впервые прошел in vitro стадию бластоцисты

Популярная механика
5 ошибок основателя Gymmy Александра Мацака 5 ошибок основателя Gymmy Александра Мацака

Основатель фитнес-шеринга Gymmy об ошибках, которые стали основой для развития

Inc.
«Где оскорбленному есть чувству уголок». Почему сограждане особенно ранимы, когда дело касается фото на фоне храмов «Где оскорбленному есть чувству уголок». Почему сограждане особенно ранимы, когда дело касается фото на фоне храмов

Почему верующих оскорбляют фото, а не постоянные унижения со стороны власти?

СНОБ
Мой сладкий Мой сладкий

Лучший шеф-повар России опять готовит на Новый год медовик. Но по-новому

Tatler
Как съесть радугу и похудеть: что нужно знать о диете по цвету продуктов Как съесть радугу и похудеть: что нужно знать о диете по цвету продуктов

Каноны разноцветной диеты, которая обеспечит тебе цветущий вид

Cosmopolitan
Как новая Как новая

Премированные косметические процедуры были проверены редакцией

Glamour
Глава Meta в Центральной Европе — Forbes: «В метавселенной у всех будут равные шансы» Глава Meta в Центральной Европе — Forbes: «В метавселенной у всех будут равные шансы»

Вице-президент Meta — о роли Цукерберга в создании метавселенной

Forbes
Отцы-основатели: почему конфликт наследника с родителями из-за передачи дел неизбежен Отцы-основатели: почему конфликт наследника с родителями из-за передачи дел неизбежен

Наследники обязаны быть непохожими на родителей

Forbes
Умер основатель бренда Off-White Вирджил Абло: как он переодел весь мир в стритвир Умер основатель бренда Off-White Вирджил Абло: как он переодел весь мир в стритвир

Как Вирджил Абло проделал путь от стажера до самого обсуждаемого дизайнера

Forbes
Владимир Мау: Образование как инвестиция. Что это значит для человека, общества и государства Владимир Мау: Образование как инвестиция. Что это значит для человека, общества и государства

Владимир Мау об образовании как инвестиции

СНОБ
Большой город Большой город

Почему большие города не теряют своего значения и продолжают увеличиваться

Esquire
Елена Ленская: Елена Ленская:

Елена Ленская — о своей карьере, браках и настоящей любви

Коллекция. Караван историй
Как основатели фермерского проекта LavkaLavka похоронили бизнес и деньги инвесторов Как основатели фермерского проекта LavkaLavka похоронили бизнес и деньги инвесторов

Почему потухла звезда LavkaLavka и как Акимов намерен реабилитироваться

Forbes
Украшаем дом к праздникам: 90 отличных идей новогоднего декора Украшаем дом к праздникам: 90 отличных идей новогоднего декора

Создать волшебное настроение не так уже сложно и затратно, как может показаться

Cosmopolitan
Музыка не для TikTok: каким получился новый альбом Адель «30» Музыка не для TikTok: каким получился новый альбом Адель «30»

Почему возвращение певицы Адель — важное музыкальное событие?

Forbes
Долгую жизнь объяснили подвижностью бабушек и дедушек и наоборот Долгую жизнь объяснили подвижностью бабушек и дедушек и наоборот

Именно физическая активность заставила людей медленнее стареть

N+1
Коммунисты на привале. Стоит ли верить охотничьим байкам Валерия Рашкина Коммунисты на привале. Стоит ли верить охотничьим байкам Валерия Рашкина

У депутата Госдумы от КПРФ Валерия Рашкина не выдержала совесть

СНОБ
Интернет-портрет Интернет-портрет

О чем говорит наше поведение в социальных сетях

Лиза
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
«Не хочу тусоваться, хочу сажать цветочки» «Не хочу тусоваться, хочу сажать цветочки»

Героини статьи рассказали, как в их жизни появились «бабушкины радости»

Лиза
Одна вокруг света: путешествие на лодке и знакомство с индейцами куна Одна вокруг света: путешествие на лодке и знакомство с индейцами куна

146-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко и ее собаки

Forbes
«Паутинки» и «звездочки»: что такое купероз и как его лечить «Паутинки» и «звездочки»: что такое купероз и как его лечить

Почему появляются звездочки из сосудов и что с ними делать?

РБК
Открыть в приложении