Лектор Принстона - о древнейших звёздах
Майкл Лемоник, преподаватель Принстонского университета, написал статью для The New Yorker - об открытых недавно звёздах первого поколения, возникших вскоре (в масштабах космоса это - 900 миллионов лет) после Большого взрыва.
Первый взгляд на свидетелей Космической Зари
Что астрономы могут рассказать про Млечный Путь? Эта галактика - гигантское спиралевидное скопление, по меньшей мере, 100 миллиардов звёзд, наполненное газом и пылью. Его диаметр составляет 100 тысяч световых лет. Чтобы совершить полный оборот вокруг центра галактики, Солнцу нужно около 250 миллионов лет. Однако она не всегда была такой, какой мы её знаем.
Вообще-то ни одна галактика раньше не выглядела так поразительно, как выглядит в наши дни. Когда Вселенная была молодой, галактики представляли собой небольшие аморфные “капли” из звёзд и газов. Проходило время, прежде чем они увеличивались и изменяли форму, постепенно приобретая известные нам очертания. Команда наблюдателей, используя несколько мощнейших телескопов, сообщает, что им удалось увидеть этот процесс на ранней стадии, поскольку свет древнейших из звёзд, наконец, достиг нас спустя 13 миллиардов лет. Астрономы получили снимки столкновения трёх галактик, произошедшего всего через 900 миллионов лет после Большого взрыва, когда Вселенная была в 14 раз моложе.
Важно не само столкновение (хотя взаимодействие трёх галактик одновременно - редкий случай). Ричард Эллис, астроном Калифорнийского технологического института, принявший участие в наблюдениях, считает: звёзды одной из “капель” могут относиться к древнейшим во Вселенной. Первые звёзды и галактики, в которых они находились, - начальная стадия эволюции космоса, в результате которой возникла нынешняя Вселенная. Открыть подобный объект для астронома - всё равно, что найти первые живые организмы на Земле для биолога.
В современной модели космологии считается, что путь от ослепительного света, возникшего в результате Большого взрыва, до Тёмных Веков (абсолютной темноты и отсутствия ярких объектов) занял у Вселенной 400 тысяч лет. Тогда она представляла собой однородное пространство, заполненное холодным водородом и гелием. В течение нескольких сотен миллионов лет часть газов образовала сгустки, внутри которых вспыхнули первые звёзды - астрономы называют это “Космической Зарёй”.
Эксперты уверены, что те звёзды были гигантами, в десятки раз тяжелее Солнца, а их жизненный цикл составлял лишь несколько миллионов лет (возраст Солнца - 4 с половиной миллиарда лет, а впереди, согласно его жизненному циклу, - ещё несколько миллиардов). Частицы, оставшиеся от взрывов звёзд первого поколения, образовали второе поколение (в основном - меньшего размера), многие из которых сияют и поныне.
В состав первых звёзд входили лишь водород и гелий - единственные элементы (да ещё немного лития), возникшие в результате Большого взрыва. В процессе их развития термоядерные реакции, происходившие внутри, создавали более тяжёлые элементы - включая кислород, азот и углерод. Их следы можно обнаружить в составе любой звезды, начиная со второго поколения.
Однако в одной из трёх галактик, обнаруженных благодаря японскому телескопу на Гавайях, нет ни малейшего следа этих элементов, хотя поначалу этого не замечали (на самом деле, поначалу астрономы даже не догадывались, что перед ними - три отдельных галактики, и лишь наблюдательность размещённого на орбите “Хаббла” помогла им прийти к такому выводу). Чтобы определить химический состав протогалактик, учёным понадобился мощный комплекс радиотелескопов на севере Чили - известный как Atacama Large Millimeter Array.
Когда радиотелескопы из Южной Америки направили на самую яркую из исследуемых галактик - те, по словам астронома, “не нашли ничего. Никаких следов углерода, который легче всего обнаружить”. Это - первое доказательство того, что звёзды относятся к первому поколению. Второе доказательство - “совершеннейший синий цвет” - верный признак молодой звезды.
“Самое интересное - исследовательский комплекс в Атакаме ещё не построен до конца”, - замечает Ричард Эллис. Обсерватория открылась весной, но некоторые из 66 телескопов пока не введены в эксплуатацию. Когда это совершится, исследователям “удастся обнаружить ещё больше звёзд первого поколения”. Возможно, астрономы смогут в деталях выяснить, как именно Вселенная вышла из Тёмных Веков.
Майкл Лемоник, старший сотрудник Climate Central
и лектор в Принстонском университете