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

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
Бог с вами: какими получились «Вечные» Хлои Чжао и сыграла ли ставка Marvel Бог с вами: какими получились «Вечные» Хлои Чжао и сыграла ли ставка Marvel

Стоит ли отдавать комиксы на откуп режиссерам больших, тягучих драм

Esquire
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
5 ошибок, за которые стоит себя простить 5 ошибок, за которые стоит себя простить

Важно признать свои ошибки и простить себя за них

Psychologies
Красавица и олигарх: 7 пар с большой разницей в возрасте Красавица и олигарх: 7 пар с большой разницей в возрасте

Олигархи, которые связали свою жизнь с юными красавицами

Cosmopolitan
Меткие заимствования, стритвир Louis Vuitton и самые желанные кроссовки: модные феномены Вирджила Абло Меткие заимствования, стритвир Louis Vuitton и самые желанные кроссовки: модные феномены Вирджила Абло

Самые яркие моменты, за которые мода благодарна Вирджилу Абло

Esquire
Неблагородные рыцари: почему «Последняя дуэль» — лучший фильм Ридли Скотта со времен «Гладиатора» Неблагородные рыцари: почему «Последняя дуэль» — лучший фильм Ридли Скотта со времен «Гладиатора»

Ридли Скотт объединяет юношескую энергию и седую мудрость в «Последней дуэли»

Esquire
Евгений Цыганов – о сериале «Вне себя», провальных проектах и настоящем кино Евгений Цыганов – о сериале «Вне себя», провальных проектах и настоящем кино

Евгений Цыганов – о своем режиссерском дебюте и погружении в роли

GQ
Как неправильный шарф может испортить образ: популярные ошибки и их решение Как неправильный шарф может испортить образ: популярные ошибки и их решение

Шарф — не только способ утеплиться, но и важный элемент стиля

Cosmopolitan
Редкие фото и признания поклонников: что происходит в аккаунтах умерших звезд Редкие фото и признания поклонников: что происходит в аккаунтах умерших звезд

Самые интересные профили умерших звезд в «Инстаграме»

Cosmopolitan
10 чешских производителей самолётов, о которых никто не слышал 10 чешских производителей самолётов, о которых никто не слышал

Чехословакия славится своей авиационной промышленностью

Популярная механика
Как богатые американцы передают наследство детям и законно не платят 40% налога — на примере основателя Nike Как богатые американцы передают наследство детям и законно не платят 40% налога — на примере основателя Nike

Как Филип Найт обошел закон и оставил детям миллиарды?

VC.RU
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
Как удалить Windows 10: четыре простых способа Как удалить Windows 10: четыре простых способа

Разбираем, как удалить Windows 10 без дополнительного софта

CHIP
Куда уходят наши налоги Куда уходят наши налоги

Что скрывается за словом «федерация» и как это сказывается на налоговой системе

СНОБ
1200 калорий в день: план питания на неделю с рецептами 1200 калорий в день: план питания на неделю с рецептами

План питания на 1200 калорий, рассчитанный на неделю

Cosmopolitan
Улыбнитесь, вас снимают Улыбнитесь, вас снимают

Развитие систем биометрической идентификации в России требует доработки

Эксперт
Быть шаолиньским монахом: почему рынок приложений для медитации переживает бум Быть шаолиньским монахом: почему рынок приложений для медитации переживает бум

С чем связан бум приложений для медитации?

Forbes
Как педагог Мария Свир создала клуб для подростков с гостями из Кремниевой долины Как педагог Мария Свир создала клуб для подростков с гостями из Кремниевой долины

Как педагог запустила онлайн-клуб для подростков?

Forbes
Николас Холт – о новом сезоне «Великой», разбитых бокалах и карьерном пути Николас Холт – о новом сезоне «Великой», разбитых бокалах и карьерном пути

Петр Третий еще никогда не был таким душкой

GQ
«Метан там давно зашкаливал». Что известно о взрыве на шахте в Кемерово, где погибли более 50 человек «Метан там давно зашкаливал». Что известно о взрыве на шахте в Кемерово, где погибли более 50 человек

На угольной шахте «Листвяжная» в Белове Кемеровской области произошел взрыв

СНОБ
Прощай, мой господин: как разводились в Османской империи Прощай, мой господин: как разводились в Османской империи

Почему мужчины искали «промежуточных» мужей бывшим женам?

Cosmopolitan
Ничего личного: что делать, если отношения с боссом вышли за грань деловых Ничего личного: что делать, если отношения с боссом вышли за грань деловых

Как напомнить боссу о личном пространстве, не лишившись должности

Cosmopolitan
«Что в чемоданах — неизвестно»: как работает Unclaimed Baggage из США, который продаёт потерянный в аэропорту багаж «Что в чемоданах — неизвестно»: как работает Unclaimed Baggage из США, который продаёт потерянный в аэропорту багаж

Unclaimed Baggage — магазин, перепродающий вещи из невостребованного багажа

VC.RU
«Я не предам Кристину!»: любимая актриса Рязанова не может вернуться в Россию «Я не предам Кристину!»: любимая актриса Рязанова не может вернуться в Россию

Юлия Живейнова рассказала, почему не посещает Россию

Cosmopolitan
Анна Седокова: «Я обвиняла себя в том, что рожала детей от разных мужчин!» Анна Седокова: «Я обвиняла себя в том, что рожала детей от разных мужчин!»

Певица Анна Седокова рассказала о причинах драматичных переживаний в жизни

Cosmopolitan
Хорошо забытое Хорошо забытое

Сколько кулинарных чудес произошло благодаря этому досадному свойству: забывать

Psychologies
TikTok, рэп-баттлы и свобода слова. Как супружеская пара учителей из Тулы меняет отношение детей к школе TikTok, рэп-баттлы и свобода слова. Как супружеская пара учителей из Тулы меняет отношение детей к школе

Учителя — о том, как найти общий язык с учениками и чем заинтересовать детей

СНОБ
Напал на мать: дети известных советских актеров, ставшие преступниками Напал на мать: дети известных советских актеров, ставшие преступниками

Нередко судьба детей знаменитостей складывается совсем не так радужно

Cosmopolitan
Морская тачанка. История первого катера на воздушной подушке Морская тачанка. История первого катера на воздушной подушке

Угадай, где придумали судно на воздушной подушке?

Maxim
Открыть в приложении