• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
05.06.2020
Александр Березин
8 756

«Пропажа» первых звезд указала на загадку ранней Вселенной

5.4

Современные представления о Вселенной опираются на то, что первое поколение звезд должно резко отличаться от нынешних – быть много массивнее, и содержать мало тяжелых элементов. Именно такие светила должны были наработать вещества тяжелее лития, без которых невозможны ни жизнь, ни твердые планеты. Однако новая работа не нашла никаких признаков таких объектов вплоть до глубокой древности, ставя вопрос о том, как же могли сформироваться современные звезды, типа нашего Солнца.

Ранняя Вселенная
Даже самые древние звезды на снимках космических телескопов не принадлежат к первому поколению светил. Это ставит вопрос о том, как же образовались первые тяжелые элементы Вселенной / ©ESA/Hubble, M. Kornmesser / Автор: Milonia Larcius

Сразу после Большого взрыва Вселенную наполняли водород, небольшое количества гелия и совсем малое — лития. Тяжелых элементов не было: они создаются из легких путем слияния ядер атомов в недрах звезд. До формирования самых первых светил сливаться ядрам атомов было негде, отчего элементов тяжелее лития практически не наблюдалось.

По расчетам астрономов, звезды современного типа тоже не могут сформироваться без определенного количества тяжелых элементов. Светила из «легких компонентов» заметно сложнее запускают термоядерную реакцию в своих недрах (у современных звезд помогает «катализатор» — углерод). Поэтому первые звезды, наработавшие тяжелые элементы для Солнца и его более старших сверстников, обязаны резко отличаться от нынешних — быть намного массивнее.

Такие объекты называют звездным населением III. Их обнаружение крайне важно для современной астрономии. Ведь гипотеза о таком звездном населении закрывает важнейший вопрос: откуда взялись тяжелые элементы, обеспечивающие существование звезд современного типа, твердых планет и самой жизни на Земле.

Новая работа европейских исследователей (вскоре выйдет в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) попробовала обнаружить подобные объекты в данных космического телескопа «Хаббл». Для этого астрономы использовали новую технику обработки данных телескопа.

Ранее для поиска самых далеких галактик уже начали использовать гравитационные линзы. Когда между Землей и наблюдаемым объектом лежит другой массивный объект (например, галактика), он может создавать гравилинзу, увеличивая видимый размер того, что находится прямо за ним. За счет этого удалось наблюдать галактики массой в 10-100 раз меньше, чем когда-либо получалось рассмотреть с помощью «Хаббла».

Художественная анимация, показывающая общий принцип работы гравитационной линзы

Однако этот метод имел недостаток: массивные галактики, играющие роль линзы, сами излучают немало звездного света. Он мешает различать самые тусклые, самые далекие галактики, которые как раз интереснее всего в плане поиска первых звезд. Поэтому теперь астрономы научились программно отсеивать свет от галактик-линз. Это позволило увидеть самые тусклые и далекие галактики, когда-либо наблюдавшиеся телескопом такого типа.

Само по себе открытие подобных объектов — хороший результат. Но вот главную цель наблюдений, сами первые звезды, при этом обнаружить не удалось. Получается, их не было во Вселенной уже через 500 миллионов лет после Большого взрыва. Из этого вытекает, что первое звездное поколение возникло необычайно быстро, успело наработать тяжелые элементы и исчезнуть без следа.

Это создает серьезную проблему. По более ранним представлениям, через 500 миллионов лет после Большого взрыва Вселенная едва успела вступить в эпоху активного звездообразования. Теперь же не вполне ясно, когда это произошло на самом деле. В теории, это не могло случиться слишком рано и слишком близко к моменту Большого взрыва. Известные астрофизические механизмы просто не показывают, каким образом можно было бы сформировать множество первых звезд в слишком раннюю эпоху.

Одна из ключевых проблем здесь — черные дыры. Сами по себе звезды образоваться не могли: для этого нужно, чтобы сперва начали возникать галактики, крупные скопления газа, «строительного материала» звезд. Сегодня предполагается, что большинство галактик «выросло» вокруг сверхмассивных черных дыр, которые до сих пор наблюдается в галактических центрах.

Но сверхмассивная черная дыра сама по себе из ничего не возникает. Раньше считалось, что она образуется из обычной массивной звезды после ее коллапса, а затем набирает массу, поглощая окружающий ее газ. Однако у черных дыр набор массы имеет жесткие ограничения: они не могут расти быстрее определенного темпа. По всем расчетам, первые черные дыры не должны успевать набрать нужную массу в первые сотни миллионов лет существования Вселенной.

На сегодня нет однозначного теоретического объяснения того, что могло бы запустить процесс образования галактик и первых звезд уже в первые сотни миллионов лет после Большого взрыва. Правда, существуют гипотезы, по которым массивные черные дыры могли существовать с самого начала, что снимает проблему слишком быстрого образования первых галактик и звезд.

Но такие гипотезы требуют значительного изменения космологических представлений: например, признания существования предыдущих циклов истории Вселенной, из которых в наш цикл и попали первые массивные черные дыры.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 11:39
Александр Березин

Традиционное представление о роли человека в земных экосистемах известно: он нарушает их нормальную работу и снижает биоразнообразие. Однако первая попытка изучить следы пыльцы за последние 12 тысяч лет принесла скорее противоположные данные — как минимум для континентов, полностью расположенных в Северном полушарии.

Позавчера, 20:04
Юлия Трепалина

Для профилактики алкоголизма среди молодежи важно не только понимать, что побуждает употреблять спиртное, но и знать, почему молодые люди могут отказываться от выпивки. Более десятка таких причин в недавнем исследовании привели ученые из Соединенных Штатов. Комплексный учет мотивов позволит предупреждать развитие пагубной привычки, отметили специалисты.

Вчера, 17:59
Татьяна

Аппарат «Кассини», работавший на орбите Сатурна с 2004 по 2017 год, детально картировал его крупнейший спутник — Титан. Выяснилось, что ближе к полярным областям на поверхности есть моря и озера с жидкими углеводородами, куда впадают пополняемые атмосферными осадками реки. По мере изучения этой информации у исследователей возникло все больше вопросов. Каков состав жидкости и что определило очертания береговых линий? Воспользовавшись данными радарной съемки, американские ученые уточнили состав морей Кракена, Лигеи и Пунги и описали свойства их поверхностей.

Позавчера, 18:00
Александр Березин

Авторы нового исследования впервые показали, что круглые провалы в лунной поверхности не просто близки к многокилометровым пещерам на естественном спутнике Земли, но и располагают тоннелями, ведущими в глубину.

12 июля
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

13 июля
Татьяна

Все клеточные организмы ученые ведут от гипотетического предка — LUCA. Существует масса предположений и расчетов о том, как он был устроен, где и когда возник. В новой работе исследователи из Великобритании попытались ответить на эти вопросы.

25 июня
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно