Астрономы установили: звезды-гиганты появились более 12 миллиардов лет назад 0 88

В далекой галактике, которую ученые видят такой, какой она была 12,7 миллиарда лет назад, обнаружили аномально высокое содержание азота. Такая концентрация этого элемента может свидетельствовать о существовании там гигантских звезд массой до 10 000 солнечных масс. Это открытие позволит объяснить, почему столь рано могли появиться сверхмассивные черные дыры, а также прольет свет на то, как формировались первые галактики и какие процессы определяли раннюю историю космоса.

Современное понимание звездной эволюции строится на наблюдениях за относительно близкими светилами. Долгое время исследователи полагали, что у звезд существует фундаментальный предел массы, не превышающий 120 масс Солнца. За этим порогом внутренние силы просто разорвут светило. Все модели, которые описывают эволюцию галактик, включая Млечный Путь, опираются именно на такой принцип.

Это удобное правило для типичных условий, но не универсальная «заповедь»: многое зависит от окружения. При очень большой массе звезда сильно излучает, это излучение «давит» на наружные слои и провоцирует сильные потери материи. В итоге внешние слои начинают сдуваться в космос — звезда активно теряет вещество, то есть излучение препятствует удержанию вещества. Поэтому для обычных условий образование сверхтяжелых звезд затруднено.

В то же время наблюдения и некоторые современные модели показывают, что в особых случаях, при низкой металличности или высокой скорости притока вещества из окружающего газового облака, могут формироваться гораздо более массивные светил.

Пример — первое поколение светил, так называемые звезды населения III. Эти объекты формировались из первичного газа, состоящего в основном из водорода и гелия, в котором практически не было «металлов» (в астрономии так называют все элементы тяжелее гелия). Такой газ хуже охлаждался, что позволяло ему собираться в более плотные и крупные структуры, которые затем коллапсировали в очень массивные протозвезды. Иными словами, в ранней Вселенной существовали условия, благоприятные для появления отдельных очень массивных светил — их масса могла составлять сотни и даже тысячи масс Солнца.

Однако история о массивном населении III — всего лишь гипотеза. Пока их никто не наблюдал. Есть, конечно, кандидаты на эту роль, но они остаются лишь кандидатами. Обычно эти светила ищут по косвенным признакам — например, по необычным химическим отпечаткам в очень старых галактиках.

Считается, что звезды населения III появились примерно через 100–400 миллионов лет после Большого взрыва, а к моменту, когда Вселенной исполнилось приблизительно 800 миллионов лет, большинство уже погасло. То есть предполагается, что их жизнь была кратковременной.

Еще одна большая загадка ранней Вселенной — сверхмассивные черные дыры, достигающие массы сотни миллионов или даже миллиарды масс Солнца. Ученые находят их в галактиках, образовавшихся через 500–700 миллионов лет после Большого взрыва. По времени излучения эти галактики были молодыми, а в их центрах уже находились огромные черные дыры.

Считается, что им просто не хватило бы времени вырасти до таких колоссальных размеров из обычных «звездных» семян. Ученые годами пытаются понять, как эти черные дыры стали такими гигантами так быстро и какой механизм дал им такой стремительный старт.