1000 масс Солнца: невероятные размеры первых звёзд, о которых вы не знали

Мы живём в эпоху, когда наука и техника позволяют нам заглядывать в самые отдалённые уголки Вселенной.

Космический телескоп Уэбба, благодаря своим мощным инфракрасным спектрометрам и высокочувствительным камерам, позволяет исследовать галактики, которые были сформированы всего через несколько сотен миллионов лет после рождения Вселенной. Это даёт астрономам шанс не только наблюдать за тем, как возникали самые первые звезды, но и понять, каким образом они могли сформироваться, как их влияние сформировало последующие поколения объектов и как они воздействовали на эволюцию всей Вселенной.

Загадка первых звёзд

Одним из самых сложных вопросов, который до сих пор остаётся без ответа, является вопрос о том, как и в какой форме образовывались первые звезды — так называемые звезды населения III. В те времена Вселенная была почти полностью наполнена водородом и гелием, так как более тяжёлые элементы ещё не успели сформироваться в недрах звёзд. Это означало, что первые звезды, скорее всего, были невероятно массивными — до 1000 масс Солнца — и их жизни были чрезвычайно короткими. Эти звезды были яркими и горячими, излучая огромное количество ультрафиолетового (УФ) излучения, и их жизнь продолжалась всего 100-200 миллионов лет.

В конце своей жизни звезды населения III взрывались как сверхновые, выбрасывая тяжёлые элементы, такие как углерод, кислород и железо, в окружающее пространство. Эти элементы стали строительными блоками для формирования новых звёзд, планетных систем и, возможно, жизни. Процесс синтеза этих тяжёлых элементов был ключевым для дальнейшей эволюции Вселенной, а также для формирования более сложных органических молекул, которые являются основой жизни, как мы её знаем.

Двойные системы: ключ к пониманию ранних звёзд

Сложный вопрос, который постоянно привлекает внимание астрономов, касается того, образовывались ли эти массивные звезды в одиночку или в двойных системах, как это происходит с большинством современных звёзд. Согласно новому исследованию, проведенному учеными из Тель-Авивского университета, первые звезды могли формироваться именно в двойных системах, и это открытие имеет важные последствия для понимания ранней Вселенной.

Двойные системы — это такие системы, где две звезды вращаются вокруг общего центра масс. В таких системах звезды могут обмениваться веществом, а их взаимодействие может привести к созданию более массивных объектов, таких как нейтронные звезды или даже чёрные дыры. В ранней Вселенной такие процессы могли иметь решающее значение для формирования звёзд, сверхновых и даже чёрных дыр, а также для эволюции галактик в целом.

Исследование "Binarity at LOw Metallicity" (BLOeM)

Исследование, проведенное в рамках международного проекта "Binarity at LOw Metallicity" (BLOeM), представляет собой попытку выяснить, в какой степени звезды населения III формировались в двойных системах. В проекте участвуют астрономы из разных уголков мира, включая США, Великобританию, Израиль, Канаду, Японию и Европейскую Южную Обсерваторию (ESO). Цель проекта — использовать новейшие данные с космического телескопа Уэбба, чтобы изучить более глубокие аспекты формирования и эволюции первых звёзд и чёрных дыр.

Работа ученых дала неожиданные результаты, которые подтверждают теорию о том, что ранние звезды действительно могли образовываться в двойных системах. Эти звезды были гораздо массивнее, чем те, которые мы наблюдаем сегодня, и их эволюция могла бы протекать значительно быстрее из-за их высокого взаимодействия в двойных парах. Это открытие может значительно изменить наши представления о первых галактиках и их эволюции.

Влияние первых звёзд на формирование чёрных дыр

Еще одним важным аспектом исследования является понимание того, как эти ранние звезды способствовали образованию сверхмассивных чёрных дыр (СМЧД). Одним из самых захватывающих вопросов астрономии является происхождение сверхмассивных чёрных дыр, которые находятся в центрах большинства галактик. Некоторые теории предполагают, что эти чёрные дыры могли образовываться из-за слияний первичных звёзд в двойных системах, которые создавали объекты с невероятной плотностью, что в конечном итоге привело к образованию чёрных дыр.

Космический телескоп Уэбба: новое окно в прошлое

Космический телескоп имени Джеймса Уэбба стал важнейшим инструментом для астрономов, исследующих раннюю Вселенную. Благодаря своей способности наблюдать за самыми ранними галактиками и звездами, которые появились всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, Уэбб проливает свет на процесс формирования и эволюции первых объектов Вселенной.

Во время своего первого цикла наблюдений "Уэбб" зафиксировал данные о множестве ранних галактик, которые были заполнены массивными звёздами. Эти наблюдения подтвердили теорию, что в ранней Вселенной звезды часто образовывались в двойных системах, и это взаимодействие влияло на их эволюцию, включая образование сверхновых и чёрных дыр.

Частые вопросы

1. Что такое звёзды населения III?
Звезды населения III — это самые первые звезды, сформировавшиеся во Вселенной вскоре после Большого взрыва. Они состояли почти полностью из водорода и гелия и были чрезвычайно массивными и горячими.

2. Почему важно изучать первые звёзды?
Изучение первых звёзд помогает понять, как происходило формирование тяжёлых элементов, которые необходимы для создания планет, а также как они повлияли на последующее развитие галактик и даже жизнь.

3. Как двойные системы звёзд влияют на их эволюцию?
Двойные системы позволяют звёздам обмениваться веществом и взаимодействовать друг с другом. Это может привести к более массивным объектам, таким как нейтронные звезды или чёрные дыры, а также изменить эволюцию галактик.

4. Какие данные "Уэбб" привнёс в изучение первых звёзд?
Телескоп "Уэбб" предоставил уникальные данные о первых галактиках и звездах, помогая учёным понять, как они формировались и какие процессы происходили в их ядре.

5. Почему сверхмассивные чёрные дыры важны для астрономии?
Сверхмассивные чёрные дыры играют ключевую роль в формировании и эволюции галактик. Понимание их происхождения помогает учёным объяснить, как галактики и их центры взаимодействуют друг с другом.