Звёздное разнообразие: первые светила Вселенной могли быть меньше, чем предполагалось
На протяжении десятилетий астрономы ломали голову над тем, какими были самые первые звёзды во Вселенной. Эти светила синтезировали новые химические элементы, обогатившие космос и позволившие следующим поколениям звёзд сформировать первые планеты.
Первые звёзды состояли из чистого водорода и гелия. Считалось, что все они были невероятно массивными — в сотни или тысячи раз тяжелее Солнца и в миллионы раз ярче. Их короткая жизнь заканчивалась мощными взрывами сверхновых, что не оставляло времени или материала для образования планет. Такие звёзды давно исчезли, и наблюдать их невозможно.
По крайней мере, так думали раньше.
Два исследования, опубликованные в начале 2025 года, показывают, что коллапсирующие газовые облака в ранней Вселенной могли формировать и звёзды малой массы. Первая работа использует новую астрофизическую модель, учитывающую турбулентность, которая дробит облака на меньшие сгустки. Вторая — лабораторный эксперимент — демонстрирует, как молекулярный водород (H₂), критически важный для звездообразования, мог формироваться раньше и в большем количестве благодаря неожиданному химическому катализатору.
Как астроном, изучающий формирование звёзд и планет, я поражён: химические процессы в первые 50–100 млн лет после Большого взрыва могли быть активнее, чем мы полагали. Это значит, что второе поколение звёзд — древнейшие из наблюдаемых и, возможно, носители первых планет — возникло раньше.
Рождение первых звёзд
Звёзды формируются, когда гигантские облака водорода коллапсируют под собственной гравитацией. Сжатие продолжается, пока вокруг горячего ядра, способного к термоядерному синтезу, не образуется светящаяся сфера.
Термоядерный синтез начинается, когда атомы сливаются, выделяя энергию и создавая новые элементы. В первых звёздах водород превращался в гелий. Светимость звезды зависит от энергии ядра, а её яркость — лишь малая часть этой энергии, достигающая наблюдателя.
Массивные звёзды создают тяжёлые элементы вплоть до железа, завершая жизнь взрывом сверхновой. Маломассивные, подобные Солнцу, синтезируют углерод и постепенно угасают. Если первые звёзды были только массивными, они давно исчезли. Но если среди них были и небольшие, некоторые могут оставаться в видимой Вселенной.
Охлаждение молекулами
Первые протозвёздные облака имели температуру около 20°C. Тёплый газ создаёт давление, противодействующее гравитации. Только самые массивные облака коллапсировали, порождая гигантские звёзды. Но если газ остывал, давление падало, позволяя формироваться меньшим звёздам.
Охлаждение происходит через излучение. Молекулярный водород H₂ эффективно излучает инфракрасный свет, отводя энергию. В ранней Вселенной H₂ мог образовываться с помощью неожиданного катализатора — гидрида гелия HeH⁺. В работе 2025 года учёные показали, что HeH⁺ реагирует с дейтеридом водорода (HD), производя H₂ и ускоряя охлаждение газа.
Турбулентность как ключ к массе
Другое исследование смоделировало турбулентные потоки в ранних облаках. Оказалось, что нестабильности дробили их на фрагменты, из которых рождались звёзды массой от солнечной до 40 солнечных. Это объяснило бы наличие долгоживущих светил того времени.
Отыскать их сложно из-за низкой светимости, но современные телескопы, такие как JWST, приближают нас к разгадке. Если древние маломассивные звёзды существуют, их обнаружение станет триумфом астрономии.
В нашем Telegram‑канале, и группе ВК вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
