Звезды первые: Первые звезды и галактики — все самое интересное на ПостНауке |

Содержание

Ученые выяснили, когда загорелись первые звезды Вселенной

https://ria.ru/20180228/1515475430.html

Ученые выяснили, когда загорелись первые звезды Вселенной

Ученые выяснили, когда загорелись первые звезды Вселенной — РИА Новости, 28.02.2018

Ученые выяснили, когда загорелись первые звезды Вселенной

. Наблюдения за «эхом» Большого Взрыва помогли ученым выяснить, что первые звезды Вселенной вспыхнули примерно через 180 миллионов лет после ее рождения, что… РИА Новости, 28.02.2018

2018-02-28T21:00

2018-02-28T23:05

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/sharing/article/1515475430.jpg?15154757391519848359

сша

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2018

РИА Новости

4. 7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

космос — риа наука, сша

Наука, Космос — РИА Наука, США

МОСКВА, 28 фев – РИА Новости. Наблюдения за «эхом» Большого Взрыва помогли ученым выяснить, что первые звезды Вселенной вспыхнули примерно через 180 миллионов лет после ее рождения, что потенциально говорит о наличии «новой физики» в поведении видимой и темной материи, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

22 июля 2015, 13:21

Ученые впервые увидели, как формируются первые галактики ВселеннойРадиотелескоп ALMA позволил астрофизикам впервые рассмотреть то, как формировались первые галактики Вселенной, и проследить за тем, как они рождали первые тяжелые элементы мироздания.

«Открытие этого едва заметного сигнала стало гигантским окном в раннюю Вселенную для нас. Телескопы в принципе не могут получить фотографии столь древних и далеких звезд, но радиоволны, порожденные во время их «пробуждения», помогли нам узнать, когда это произошло», — заявил Джадд Боумэн (Judd Bowman) из университета Аризоны в Темпе (США).

Первая заря Вселенной

Как объясняют ученые, первые звезды Вселенной были совершенно не похожи на современные светила, так как их недра не содержали в себе астрономических «металлов» – элементов тяжелее водорода и гелия. Из-за этого размеры таких светил были практически ничем не ограничены, из-за чего их масса могла превышать солнечную в 300-400 раз и даже больше, а жили они крайне недолго, несколько сотен тысяч или меньше трех миллионов лет.

Пока ученые не уверены, когда появились такие звезды и первые примитивные галактики. Раньше астрофизики считали, что это произошло примерно через 400-500 миллионов лет после Большого Взрыва, когда Вселенная стала достаточно холодной для формирования молекул нейтрального водорода и их объединения в гигантские облака из газа, где физически могут формироваться звезды.

В последние годы астрономы начали сомневаться в этой идее – последние наблюдения при помощи «Хаббла», VLT и многих других телескопов показывают, что первые звезды и галактики существовали уже через 300 и 250 миллионов лет после Большого Взрыва.

13 ноября 2017, 19:00

Ученые: «космическая змея» раскрыла тайны рождения первых звезд

Боумэн и его коллеги отодвинули эту дату еще на 100 миллионов лет назад в прошлое, обратив внимание на одну общую особенность первых звезд Вселенной – они вырабатывали огромные количества ультрафиолета, чьи лучи расщепляли окружающие их молекулы водорода и делали мироздание прозрачным для остальных форм света.

Этот процесс, как объясняют астрофизики, имел еще одно важное последствие – свободные атомы водорода начинали взаимодействовать с микроволновым фоновым излучением Вселенной, «эхом» Большого Взрыва, что должно было заметно снизить его интенсивность. Через некоторое время, когда ультрафиолет первых звезд расщепил все молекулы водорода, эти взаимодействия прекратились, так как их лучи начали выбивать электроны из атомов водорода и ионизировать его.

Невидимая рука темной материи

В результате этого в спектре современного «эхо» Большого Взрыва должен возникнуть своеобразный провал, расположение которого будет зависеть от того, когда именно появились первые звезды. Используя подобные соображения, Боумэн и его коллеги попытались найти их следы, используя радиобсерваторию Мерчисон в Австралии и специальный набор инструментов EDGES, созданный для поиска такого сигнала.

Эти наблюдения привели к потрясающим и, как считает часть участников проекта, революционным результатам. Оказалось, что первые звезды возникли примерно через 180 миллионов лет после Большого Взрыва, и что они полностью «очистили» Вселенную от нейтрального водорода за очень короткое время, последующие 70 миллионов лет.

Подобные результаты наблюдений, как отмечают астрофизики, полностью не соответствуют теоретическим представлениям о том, как долго длились «темные века» Вселенной и как быстро она могла охлаждаться. Это означает, что материя будущих звезд каким-то загадочным образом охладилась быстрее, чем это предсказывает классическая физика, или что эхо Большого Взрыва было гораздо более горячим, чем считают ученые сейчас.

21 июня 2017, 20:00

Астрономы: «мертвые» галактики существуют с самого рождения Вселенной

Реннан Баркана (Rennan Barkana), астрофизик из университета Тель-Авива и один из авторов открытия, считает, что роль подобного «холодильника» могла играть темная материя, более активно взаимодействовавшая с ее видимой «кузиной» во времена рождения первых звезд. Если это действительно так, то частицы темной материи должны обладать неожиданно малой массой и скоростью движения.

В ближайшее время, как отмечают ученые, их открытие будет проверено и повторно подтверждено сразу несколькими другими проектами, использующими похожие методики наблюдений за фоновым излучением Вселенной. Если открытие Боумэна и его команды подтвердится, то тогда космологам придется полностью пересмотреть все теории, описывающие рождение Вселенной, ее «темные века» и то, какую роль темная материя играла в распределении будущих галактик по мирозданию.

Самые первые звезды во Вселенной, обнаружены благодаря телескопу Джеймса Уэбба

АстрономияНовости

30.09.2022

2 418 3 минут чтения

12 июля весь мир с затаенным дыханием ждал первого изображения, полученного с космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST). Спустя два с лишним месяца это изображение глубокого поля открывает новую сокровищницу первозданной Вселенной, которая ранее оставалась незамеченной. Астрономы определили самые отдаленные шаровые скопления звезд из когда-либо обнаруженных — реликты, содержащие первые и самые старые звезды во Вселенной.

Хотя они являются предметом интенсивных исследований на протяжении десятилетий, ученые не знают, когда и как образуются шаровые скопления. Шаровые скопления — это стабильные, гравитационно связанные скопления от десятков тысяч до миллионов звезд. Они связаны со всеми типами галактик.

В нашей галактике Млечный Путь известно около 150 шаровых скоплений. Возраст большинства из них оценивается в 10 миллиардов лет. Скопления, вероятно, образовались очень рано, до того, как галактика сплющилась в спиральный диск.

Недавно с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) исследователи из команды Canadian NIRISS Unbiased Cluster Survey (CANUCS) определили самые отдаленные шаровые скопления, когда-либо обнаруженные на первом снимке Уэбба в глубоком поле, среди одних из самых ранних галактик во Вселенной. Их анализ опубликован в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Как пояснил в своем заявлении соавтор исследования доцент Адам Муззин с факультета естественных наук Йоркского университета: «Шаровые скопления довольно загадочны. Они вращаются вокруг Млечного Пути и других галактик, но мы понятия не имеем, откуда они взялись«.

Поэтому на детальном изображении глубокого поля «Уэбба» исследователи сосредоточились на так называемой «Галактике Sparkler», находящейся на расстоянии девяти миллиардов световых лет от нас, чтобы понять, что происходит вокруг нее. Эта галактика получила свое название благодаря компактным объектам, которые появляются в виде маленьких желто-красных точек вокруг нее, которые исследователи называют «искрами».

Первый снимок глубокого поля с «Джеймса Уэбба», стрелка указывает на галактику с самыми старыми из известных звезд.

Команда выдвинула гипотезу, что эти искры могут быть либо молодыми, активно формирующимися звездными скоплениями — рожденными через три миллиарда лет после Большого взрыва в период расцвета звездообразования — либо древними шаровыми скоплениями, свидетельством раннего формирования и роста галактики и Вселенной.

До сих пор астрономам не удавалось увидеть компактные объекты, окружающие галактику Sparkler, с помощью космического телескопа Хаббл (HST). Это изменилось благодаря увеличению разрешения и чувствительности JWST, впервые показав крошечные точки, окружающие галактику.

Кроме того, галактика Sparkler является особенной, поскольку она увеличена в 100 раз из-за эффекта, называемого гравитационным линзированием. Если говорить конкретно, то скопление галактик SMACS 0723 на переднем плане искажает то, что находится за ним. Подобно гигантскому увеличительному стеклу, она вызывает отклонение света. Кроме того, гравитационная линза создает три отдельных изображения Sparkler, что позволяет астрономам более детально изучить галактику, поскольку эти многочисленные изображения идеально коррелируют во всех отношениях.

Принцип гравитационного линзирования, при этом скопление галактик SMACS 0723 изгибает световые лучи и вызывает появление двух дополнительных изображений (красные точки) галактики Sparkler.

На основе первоначального анализа 12 таких компактных объектов исследователи определили, что пять из них являются не только шаровыми скоплениями, но и одними из старейших известных.

Кроме того, прибор Уэбба Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS) подтвердил, что эти объекты являются бывшими шаровыми скоплениями, которые больше не производят звезд (это состояние называется покоем). Исследователи не наблюдали никаких эмиссионных линий кислорода, характерных для молодых скоплений, в которых идет активное звездообразование. NIRISS также помог разгадать геометрию трех изображений Sparkler и ее шаровых скоплений.

Галактика Sparkler в ближайшем окружении и три вида крупным планом.

Как объясняет Марцин Савицки, канадский профессор кафедры астрономии, профессор Университета Святой Марии и соавтор исследования: «Если увидеть несколько глобулярных скоплений Спарклера на трех изображениях, становится ясно, что они вращаются вокруг галактики Sparkler, а не просто случайно оказались перед ней«.

Как упоминалось ранее, в Млечном Пути насчитывается около 150 шаровых скоплений. Астрономы знают, что шаровые скопления могут быть очень старыми, но измерить их возраст крайне сложно. Использование очень далеких шаровых скоплений для датировки первых звезд в далеких галактиках никогда не делалось ранее и возможно только с помощью JWST.

В данном случае исследователи объединили новые данные с ближней инфракрасной камеры JWST (NIRCam) с архивными данными HST. NIRCam обнаруживает слабые объекты, используя более длинные, более красные длины волн для наблюдения за пределами того, что видно человеческому глазу и даже HST. Увеличение линзы скоплением галактик и высокое разрешение JWST — вот что сделало возможным наблюдение компактных объектов.

Крис Уиллотт, руководитель группы CANUCS в Герцбергском исследовательском центре астрономии и астрофизики Национального исследовательского совета, сказал: «Наше исследование Sparkler подчеркивает огромную силу сочетания уникальных возможностей JWST с естественным увеличением, обеспечиваемым гравитационным линзированием«.

По этой причине ученые считают, что возраст скоплений позволяет предположить, что они образовались примерно в то время, когда ранее темная и непрозрачная Вселенная стала прозрачной, позволяя свету свободно проходить. Это означает, что их образование может быть связано с ранними этапами формирования галактик.

Наконец, «Джеймс Уэбб» будет наблюдать за полями CANUCS с октября 2022 года, используя данные JWST для изучения пяти массивных скоплений галактик, вокруг которых исследователи ожидают найти больше подобных систем. Будущие исследования будут также моделировать скопление галактик для понимания эффекта линзирования и проводить более надежные анализы для объяснения истории звездообразования.

Подпишитесь на нас:Дзен.Новости / Вконтакте / Telegram

Как зарождались первые звёзды Голливуда

Сегодня они стали легендами, о них знает весь мир. Но путь к заветной славе и успеху каждому приходилось прокладывать по-своему. Вспоминаем судьбы первых артистов, которые стали признанными звёздами.

Анна Залесская

Кому-то пришлось усердно трудиться, обивать пороги киностудий, менять имена и внешность и стойко выслушивать бесконечные отказы, а кому-то — просто оказаться в нужном месте в нужное время.

Содержание статьи

У Авы Гарднер не было актёрского образования и какого-либо опыта

1922–1990

Когда прекрасной девушке из семьи фермеров, живущих в штате Южная Каролина, исполнилось 18, шурин отправил ее фотографии в известную киностудию, на логотипе которой изображен рычащий лев. До того момента юная Гарднер собиралась стать секретаршей, но студия предложила ей приехать на кинопробы. Ава изменила первоначальные планы, прошла тестирование и сразу же получила семилетний контракт со MGM (Metro-Goldwyn-Mayer) только благодаря внешним данным. Поначалу застенчивой и немного зажатой девушке с сильным южным акцентом давали совсем небольшие роли. Студия оплачивала уроки актерского мастерства и уроки актерской речи и сделала из Авы Гарднер настоящую звезду.

Успех пришёл после фильма «Убийцы», затем были «Снега Килиманджаро» и «Могамбо», за который Аву номинировали на «Оскар». Но, несмотря на всеобщее признание, сама Ава никогда не была высокого мнения о своих актерских способностях. Американская актриса и певица, одна из ярчайших звезд Голливуда 1940-х и 1950-х годов. Вошла в список величайших кинозвезд в истории Голливуда. Обладательницу «лица ангела и тела богини» часто называли одной из самых красивых актрис XX века. (По материалам Википедии)

Кларка Гейбла не хотели видеть в главных ролях из-за огромных ушей

1901–1960

16-летний юноша работал на заводе по производству шин в штате Огайо. Однажды он увидел какую-то пьесу в камерном театре и твердо решил, что станет актером. Он присоединился к путешествующей труппе и уехал из родного города. Какое-то время Кларк играл на театральной сцене, но труппа долго не продержалась и обанкротилась. Тогда Гейбл отправился автостопом до Орегона и именно тогда встретил Джозефину Диллон, которая была старше Кларка на 14 лет.

Девушка стала его менеджером, а затем и первой женой.

Влюбленные приехали в Голливуд, и Кларк стал ходить на кастинги, но, увы, его не брали: разве могут быть у актера такие огромные уши? После нескольких попыток ему все же удалось получить небольшую роль в фильме «Окрашенная пустыня». Увидев Кларка Гейбла на экране, MGM изменили мнение об ушах и подписали контракт с актером. Кларк Гейбл снялся более чем в 60 кинокартинах, в 1934 году получил «Оскара» за роль в фильме «Это случилось однажды ночью», а затем еще дважды выдвигался на премию за «Мятеж на «Баунти»» и «Унесённых ветром».

Автор романа сама попросила Одри Хёпберн сыграть главную роль в пьесе

1929–1993

Одри Хепберн родилась в Бельгии, но детство и юность провела вместе с матерью в Голландии, в городе Арнеме, который был оккупирован нацистами. Там она училась балету, а после Второй мировой переехала в Лондон, работала моделью и танцовщицей в местных театрах. В 1951 году к Одри подошла одна из звезд Прекрасной эпохи, французская писательница Колетт (Сидони́-Габриэль Колетт). Автор считала, что Одри идеально подойдет на главную роль бродвейской постановки ее романа «Жижи». Хепберн, конечно, согласилась, подписала контракт, а после удачного актерского дебюта ей почти сразу предложили сыграть главную роль в «Римских каникулах» с Грегори Пеком, за которую актриса получила «Оскара».

Кэри Грант был цирковым акробатом, а затем сменил имя

1904–1986

Кэри Грант родился в Англии под именем Арчи Лич. В 14 лет он присоединился к цирковой труппе и перебрался в Нью-Йорк. Какое-то время он выступал на ходулях в цирковых постановках, а затем решил попытать счастья в Голливуде. Первые пробы будущий актер провалил, но со второй попытки был нанят компанией Paramount, правда, с условием, что актер изменит имя. Так, Арчи Лич стал Кэри Грантом, снялся более чем в 20 картинах, был дважды номинирован на премию «Оскар», считался иконой стиля и истинным джентльменом.

Вивьен Ли познакомилась с режиссёром благодаря любовнику

1913–1967

Взяв в качестве псевдонима имя своего первого мужа Герберта Ли Холмана, Вивьен получила первую роль на лондонской сцене в 22 года. Затем сыграла в нескольких картинах и повстречала актера Лоуренса Оливье, с которым у юной красавицы завязался роман. Чтобы быть рядом с Оливье (или это был всего лишь предлог?), Вивьен переехала в Лос-Анджелес и, используя связи Лоуренса, встретилась с режиссером Джорджем Кьюкором, который был очень впечатлен почти никому не известной артисткой. Многие критиковали Кьюкора за выбор актрисы на главную роль в «Унесенных ветром», ведь на роль Скарлетт пробовались ведущие актрисы Голливуда. Но Вивьен получила «Оскар» и стала звездой, которую до сих пор знает и обожает весь мир.

Рита Хейворт танцевала фламенко в ночных клубах

1918–1987

Маргарита Кармен Кансино родилась в семье танцора фламенко и была профессиональной танцовщицей с 12 лет. Семья переехала в Лос-Анджелес, и девочка с детсва выступала вместе с отцом в ночных клубах и мексиканских танцевальных шоу. В 16 лет ее заметил руководитель студии 20th Century Fox и сразу предложил контракт. После съемок в первом фильме Рита сменила имя, цвет волос, получила один из самых выгодных студийных контрактов, а затем снялась с Кэри Грантом в фильме «Только ангелы имеют крылья».

А Лану Тернер заметили в кафе

1921–1995

Отца Ланы убили, когда девочка была еще маленькой, и мать переехала с семьей в Лос-Анджелес. Лана была обычной школьницей, но однажды, когда девушка сидела в кафе и пила газировку, ее заметил Уильям Р. Уилкерсон, редактор журнала «The Hollywood Reporter», и спросил, не хочет ли она сыграть в кино. Лана была не против, и в 16 лет она подписала первый контракт со студией «Warner Bros», а два года спустя – и с MGM.

Лана Тернер считалась секс-символом 1940–1950-х годов и знаменитой пинап-моделью, а фильмы с ее участием принесли студии более 50 млн долларов. Говорят, что плакаты и афиши с фото Ланы Тернер пользовались небывалым успехом у американских солдат времен Второй мировой.

Темные звезды: Первые звезды во вселенной

Космос поддерживает свою аудиторию. Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот почему вы можете доверять нам.

Темные звезды могут быть ответственны за наше существование.
(Изображение предоставлено Тобиасом Ретчем)

Все о космосе

(Изображение предоставлено Future)

Эта статья предоставлена вам Все о космосе (откроется в новой вкладке) .

Журнал «Все о космосе» отправляет вас в захватывающее дух путешествие по нашей Солнечной системе и за ее пределы, от удивительных технологий и космических кораблей, позволяющих человечеству выйти на орбиту, до сложностей космической науки.

Звезда умирает. Внезапная вспышка света означает окончание взрыва сверхновой. Однако это лишь часть жизненного цикла звезд, так как богатые материалы, созданные во время предсмертной агонии звезды, выбрасываются в космос сверхновая (откроется в новой вкладке).

Когда формируется следующее поколение звезд, они подметают остатки сверхновой, аккрецируя металлы, произведенные умирающей звездой — металлы — термин, который астрономы используют для всего, что тяжелее водорода и гелий (откроется в новой вкладке). Металлы важны; без них диск из газа и пыли, окружающий только что формирующуюся звезду, не мог создать каменистых планет. Но если новые звезды перерабатывают металлы, образовавшиеся в результате гибели старых звезд, что делали самые первые звезды?

Вселенная началась с Большого Взрыва , в результате которого были созданы газы водород и гелий, следовые количества лития и, возможно, бериллия . Материя начала слипаться, притягивая все больше материала за счет гравитационного притяжения. Возможно, первой начала накапливаться темная материя — таинственная субстанция, которую еще предстоит обнаружить напрямую. Затем это привлекло обычную материю, то, что мы можем видеть, например, водород и гелий. Вместе темная и обычная материя создала то, что известно как «минигало», хотя название несколько вводит в заблуждение, поскольку масса минигало примерно в миллион раз превышает массу нашего Солнца.

Откуда появились самые первые звезды? (Изображение предоставлено Тобиасом Ретшем)

Именно в мини-ореолах первые звезды родились через 200 миллионов лет после Большого взрыва.

Первые звезды известны как звезды населения III, и ни одна из них никогда не наблюдалась, так как они слишком тусклые. Первым звездам приходилось обходиться тем, что у них было, и они формировались из облаков, содержащих только водород и гелий. Когда они погибли во взрывах сверхновых, они произвели первые металлы для последующего населения звезд, населения II, в котором содержится небольшая доля металлов. Это привело к рождению богатых металлом звезд населения I, которые мы имеем сегодня.

Темная материя в минигало могла не только соединять элементы воедино — она могла также присутствовать глубоко внутри первых звезд. Эти звезды известны как « темных звезд » из-за темной материи внутри них, хотя на самом деле они должны были сиять очень ярко.

Все, что мы можем видеть и обнаруживать — звезды и галактики — составляет лишь жалкие 5% Вселенной, тогда как темная материя составляет 25%. Остальное состоит из темной энергии, еще одной странности, которая, как считается, ответственна за ускорение расширения Вселенной. Как CERN отмечает, что темная материя не взаимодействует с обычной материей и не излучает никакого света. Мы знаем только, что она должна быть там, поскольку ее огромная гравитационная сила притягивает обычную материю.

Одной из ведущих теорий, пытающихся объяснить существование невидимой массы во Вселенной, является гипотетическая частица, известная как вимп — слабо взаимодействующая массивная частица. «Слабое» взаимодействие относится к их взаимосвязи с обычной материей. Однако они все равно будут взаимодействовать друг с другом. На самом деле, если два вимпа столкнутся друг с другом, они уничтожат друг друга в процессе, известном как аннигиляция. Это потому, что теории, такие как это исследование в Университете Мэриленда предсказывает, что вимпы являются их собственными «античастицами».

Темная материя сначала собиралась в комки и нити, прежде чем притягивала к себе обычную материю, а затем образовывала первые звезды. (Изображение предоставлено Томом Абелем и Ральфом Келером (KIPAC, SLAC), AMNH)

(открывается в новой вкладке)

Обычная материя имеет античастицы, которые обладают одинаковыми свойствами, но имеют противоположный заряд. Атомы состоят из ядра, окруженного электронами. Электроны имеют отрицательный заряд, и если они встретят частицу, известную как позитрон — с положительным зарядом — электрон и позитрон катастрофически аннигилируют друг друга.

Побочным эффектом аннигиляции является производство энергии. Когда звезда начинает формироваться в минигало, коллапсирующий материал будет содержать водород, гелий и вимпы. Сначала энергия, производимая сталкивающимися вимпами, утекает в космос, но когда плотность водорода становится достаточно высокой, он удерживает энергию вимпов внутри звезды. Несмотря на то, что вимпы составляют лишь крошечную часть массы звезды, они настолько эффективны в производстве энергии, что могут питать темную звезду миллионы или даже миллиарды лет.

До сих пор неясно, были ли все первые звезды обычными звездами населения III без темной материи, темными звездами или сосуществовали оба типа звезд. «Стандартный сценарий образования первых звезд не основан на аннигиляции темной материи», — говорит Эрик Закриссон из Упсальского университета в Швеции. «Темные звезды просто рассматриваются как экзотическая альтернатива стандартному пути формирования».

Обычные звезды питаются от синтеза, процесса, который превращает водород в гелий в ядре звезды. Звезды населения III должны были быть массивными и весить примерно в 100 раз больше массы нашего Солнца. Однако они также были очень горячими, и это ограничивало количество материала, который они могли срастить. С другой стороны, темные звезды были намного холоднее. Это означало, что они могли аккрецировать значительно больше окружающего материала и теоретически могли продолжать расти до тех пор, пока было достаточно темной материи для их питания, как 9.0025 НАСА (открывается в новой вкладке) заметки. Темные звезды могли достигать массы, в миллион раз превышающей массу Солнца, а светимость в миллиард раз превышала его.

Специалисты НАСА завершают серию криогенных испытаний шести сегментов бериллиевых зеркал космического телескопа Джеймса Уэбба. (Изображение предоставлено НАСА)

Как говорится, все хорошее когда-нибудь заканчивается, и вимпы в конце концов уничтожат друг друга. В отличие от звезд населения III, которые заканчивают свою жизнь как сверхновые, темные звезды настолько массивны, что им суждено стать черной дырой. Меньшие темные звезды могли пойти в обход на пути к забвению, ненадолго загоревшись, как обычная звезда, работающая на термоядерном синтезе. Когда это происходило, звезда сжималась и становилась горячее. Водород был бы быстро израсходован в недрах звезды, и когда термоядерный двигатель больше не мог поддерживать звезду, произошел бы неизбежный коллапс в черную дыру.

Самая массивная из темных звезд вообще миновала бы стадию синтеза, превратившись прямо в черную дыру. Эти черные дыры были настолько массивны, что предлагают решение проблемы, которая раньше ставила ученых в тупик. Сверхмассивные черные дыры, масса которых может составлять миллиарды солнечных, существуют в центре каждой галактики и, как известно, существовали всего через миллиард лет после Большого взрыва. Однако обычной звезде, схлопывающейся в черную дыру, потребуется более нескольких сотен миллионов лет, чтобы поглотить достаточно материала, чтобы стать сверхмассивной черной дырой. «Обычные звезды не могут этого сделать, потому что обычные звезды слишком малы», — объясняет Кэтрин Фриз из Техасский университет (открывается в новой вкладке) в Остине. «Темные звезды, с другой стороны, могут вырасти и стать в миллион раз массивнее Солнца, а затем, когда у них закончится топливо, они коллапсируют в черные дыры массой в миллион солнечных, идеальные семена для чудовищных сверхмассивных черных дыр. »

Темные звезды неизбежно схлопнулись бы в черные дыры. (Изображение предоставлено ESA)

Сверхмассивные темные звезды, питаемые вимпами, могли образоваться только в минигало ранней Вселенной, когда плотность темной материи была намного выше, чем сегодня. Со временем, когда Вселенная расширилась, все стало более рассредоточенным, поэтому больше нет минигало, способных рождать сверхмассивные темные звезды.

Это ограничивает их раннюю вселенную, что также означает, что они находятся на большом расстоянии от нас здесь, на Земле. Астрономы используют термин «красное смещение » для обозначения расстояния в космологии, поскольку свет от удаленного объекта смещается в сторону красного конца спектра, если он удаляется от нас. Темные звезды существуют только при больших красных смещениях, что затрудняет их наблюдение. Инфракрасные изображения Ultra Deep Field , сделанные Хабблом, использовались для поиска темных звезд, но ничего не было найдено. Это не обязательно означает, что их не существует, поскольку за пределами поля зрения Хаббла могут скрываться менее яркие темные звезды. Предстоящие Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), который должен быть запущен в октябре 2021 года, превзойдет своего предшественника, заглянув в прошлое.

«Если темные звезды действительно существуют и являются достаточно массивными, многочисленными и долгоживущими, то у JWST определенно есть неплохие шансы подтвердить их существование при больших красных смещениях», — говорит Закриссон. «Однако, поскольку распределение свойств темных звезд зависит как от свойств частиц темной материи, так и от космологической эволюции ореолов темной материи, которые их содержат, успех никоим образом не гарантируется».

Даже если JWST не сможет обнаружить отдельные темные звезды, он все же сможет обнаружить их общее свечение. Точно так же, как отдельные уличные фонари в совокупности производят раздражающее желтое свечение над городами, свет от звезд и галактик накапливается в так называемом внегалактическом фоновом свете (ВБС). EBL уже в определенной степени нанесен на карту, но улучшенные измерения JWST помогут обнаружить вклад темных звезд, с чем раньше было невозможно справиться.

Сверхглубокое поле Хаббла использовалось для поиска темных звезд в ранней Вселенной. (Изображение предоставлено НАСА/ЕКА и Хабблом)

(открывается в новой вкладке)

Хотя теоретически аннигиляция вимпов может обеспечить достаточное количество топлива, чтобы поддерживать темную звезду в течение миллиардов лет, маловероятно, что какая-либо из темных звезд раннего периода Вселенная существует и по сей день. Однако возможно, что новое поколение темных звезд может существовать там, где концентрация темной материи все еще несколько высока, например, в центрах галактик. Поскольку в галактических центрах меньше темной материи по сравнению с минигало древней Вселенной, новое поколение темных звезд будет намного менее массивным — только равным массе нашего Солнца — и никогда не сможет соперничать со славными днями первые звезды.

Темные звезды солнечной массы вблизи галактического центра образовались бы не при захвате вимпов внутри них, а скорее путем захвата некоторой части темной материи, которая находится в центре галактики. Когда это происходит, нагрев темной материи берет верх над обычным синтезом, звезды охлаждаются и расширяются. Это не только заставило бы их казаться моложе, чем они есть на самом деле, но и могло бы экспоненциально продлить их жизнь. Если бы у них было достаточно темной материи для непрерывной аккреции, темные звезды могли бы существовать бесконечно. Вечные темные звезды могут положить конец жизни некоторых звезд во Вселенной.

Другая возможность состоит в том, что «мертвые» звезды, такие как нейтронные звезды или белые карлики в центре галактики, могут собрать достаточно вимпов, чтобы вызвать нагрев темной материи, как отмечается в исследовании в Королевском университете в Кингстон, Онтарио. В противном случае эти звезды со временем стали бы тусклее, но с новым источником нагрева они получили бы новую жизнь и казались бы странно моложе и горячее, чем ожидалось.

Понимание первых лет нашей удивительной вселенной и того, как появились первые звезды, имеет решающее значение для понимания того, что мы видим вокруг себя сегодня, а также для понимания более сложных объектов и явлений в Солнечной системе. Это темный период, который трудно наблюдать, но с помощью телескопов следующего поколения, таких как JWST, наконец-то можно будет обнаружить как сверхмассивные темные звезды ранней Вселенной, так и их менее впечатляющих собратьев в галактическом центре.

Обнаружение того, были ли звезды населения III, темные звезды или и то и другое первыми звездами, сформировавшимися во Вселенной, окажет глубокое влияние на космологию. Вскоре мы сможем пролить свет на этих темных членов космоса.

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: community@space. com.

Первые звезды во Вселенной образовались раньше, чем предполагалось

Первые звезды Вселенной образовались даже раньше, чем предполагали астрономы, предполагает новое исследование.

Исследователи, исследующие раннюю Вселенную, не обнаружили признаков звезд первого поколения в галактиках, существовавших всего от 500 миллионов до 1 миллиарда лет после Большого взрыва .

«Эти результаты имеют глубокие астрофизические последствия, поскольку они показывают, что галактики должны были сформироваться намного раньше, чем мы думали», — ведущий автор исследования Рачана Бхатауддекар, научный сотрудник Европейского космического агентства (ЕКА), говорится в заявлении (открывается в новой вкладке).

Связанный: Взгляд назад на Большой взрыв и раннюю вселенную (изображения)

Художественная иллюстрация ранней вселенной. (Изображение предоставлено ЕКА/Хаббл, М. Корнмессер и НАСА)

Бхатаудекар и ее коллеги использовали космический телескоп Хаббла НАСА/ЕКА , космический телескоп НАСА Спитцер и Очень большой телескоп Европейской южной обсерватории в Чили, чтобы охотиться за «населением». III» в различных далеких галактиках.

Звезды населения III были первыми солнцами, сформировавшимися в нашей Вселенной возрастом 13,8 миллиарда лет, и их можно идентифицировать по их уникальному составу: только водород, гелий и литий, единственные элементы, появившиеся сразу после Большого взрыва. Более тяжелые элементы были выкованы в ядрах этих звезд и их преемников.

(Несколько запутанное прозвище возникает из-за того, что астрономы уже классифицировали звезды нашей собственной галактики Млечный Путь на две группы, прежде чем рассматривать их сверхстарых кузенов. Звезды «Населения I», такие как Солнце Земли, богаты в тяжелых элементах, а звезды «Населения II» значительно меньше.)

Исследовательская группа воспользовалась феноменом, называемым гравитационным линзированием , чтобы вывести свои твердые цели в поле зрения. В каждом случае они использовали гигантское скопление галактик на переднем плане в качестве своего рода увеличительного стекла, что позволяло им изучать маленькие, далекие и невероятно слабые галактики.

Свету от этих фоновых галактик потребовалось от 12,8 до 13,3 миллиардов лет, чтобы достичь Земли, а это означает, что эти объекты представляют собой капсулы времени, содержащие много информации о ранней Вселенной, в том числе о том, какие типы звезд сияли в то время.

«Мы не нашли свидетельств существования этих звезд первого поколения населения III в этом космическом временном интервале, — сказал Бхатаудекар.

На этом изображении, полученном космическим телескопом Хаббл НАСА/ЕКА, показано скопление галактик MACS J0416. Это одно из шести скоплений галактик, изучаемых программой Hubble Frontier Fields, которые вместе создали самые глубокие из когда-либо сделанных изображений гравитационного линзирования. Ученые использовали внутрикластерный свет (видимый синим цветом) для изучения распределения темной материи внутри скопления. (Изображение предоставлено НАСА, ЕКА и М. Монтесом (Университет Нового Южного Уэльса))

Звезды населения III и первые галактики, следовательно, должны быть еще старше — настолько стары, что они находятся за пределами досягаемости Хаббла. Но космический телескоп NASA James Webb стоимостью 9,8 миллиарда долларов, который планируется запустить в следующем году, может обнаружить их, говорят члены исследовательской группы.

Новые результаты, которые были представлены на этой неделе на 236-м собрании Американского астрономического общества и будут опубликованы в ближайшем выпуске журнала Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, также проливают другой свет на раннюю Вселенную.

Например, слабые галактики с малой массой, подобные наблюдаемым в новом исследовании, вероятно, ответственны за «космическую реионизацию», считают Бхатаудекар и ее коллеги. В этом процессе, который начался примерно через 400 миллионов лет после Большого взрыва, излучение расщепило атомы водорода, пронизывающие Вселенную, на составляющие их протоны и электроны. Реионизация была большим космическим переходом, и понимание того, как это произошло, может помочь астрономам лучше понять структуру и эволюцию нашей Вселенной.0025 ученые сказали .

Факты о звездах: основы названий звезд и звездной эволюции
Теория большого взрыва: 5 странных фактов о том, как увидеть рождение Вселенной
Лучшие снимки космического телескопа Хаббл за все время!

Майк Уолл — автор книги « Out There (открывается в новой вкладке) » (Grand Central Publishing, 2018; проиллюстрировано Карлом Тейтом ), книга о поисках инопланетной жизни. Подпишитесь на него в Твиттере @michaeldwall . Следите за нами в Твиттере @Spacedotcom или Facebook .

Майкл Уолл — старший космический писатель Space. com (открывается в новой вкладке) , присоединился к команде в 2010 году. В основном он освещает экзопланеты, космические полеты и военный космос, но, как известно, увлекается космическим искусством. Его книга о поисках инопланетной жизни «Out There» была опубликована 13 ноября 2018 года. Прежде чем стать научным писателем, Майкл работал герпетологом и биологом дикой природы. У него есть докторская степень. по эволюционной биологии Сиднейского университета, Австралия, степень бакалавра Аризонского университета и диплом о высшем образовании в области научного письма Калифорнийского университета в Санта-Круз. Чтобы узнать, какой у него последний проект, вы можете подписаться на Майкла в Твиттере.

Какими были первые звезды?

Краткий ответ: Мы действительно не знаем.

Представление художника о раннем звездообразовании Считается, что первые звезды образовались уже через 100 миллионов лет после Большого взрыва, когда плотные области водорода и гелия коллапсировали под действием собственного гравитационного притяжения. Как только давление и температура в центре облака стали достаточно высокими, атомы водорода начали сливаться, высвобождая энергию в виде света. Авторы и права: Адольф Шаллер для STScI

Через четыреста тысяч лет после Большого взрыва Вселенная представляла собой холодный темный туман из атомов водорода и гелия. Менее чем через 400 миллионов лет она начала сиять светом молодых галактик. Где-то между ними должны были сформироваться первые звезды.

Из чего были сделаны эти звезды? Насколько большими и яркими они были? Сколько они прожили и что случилось с ними, когда они умерли? Существуют ли какие-либо еще?

Дело в том, что никто точно не знает, какими были первые звезды. Даже самые мощные современные телескопы — космические телескопы, такие как «Хаббл», «Спитцер» и «Чандра», и наземные телескопы, такие как «Кек» и «АЛМА», — не смогли их обнаружить. Но у нас есть некоторые идеи.

Из чего были сделаны первые звезды?
Насколько массивными они были?
Насколько они были горячи и ярки?
Что с ними случилось?
Сможем ли мы когда-нибудь увидеть первые звезды напрямую?

Хронология Вселенной Хотя мы точно не знаем, когда засияли первые звезды, мы знаем, что они должны были образоваться где-то после эпохи Рекомбинации, когда образовались атомы водорода и гелия (через 380 000 лет после Большого взрыва). и до того, как существовали самые старые из известных галактик (400 миллионов лет после Большого взрыва). Ультрафиолетовый свет, излучаемый первыми звездами, разложил нейтральный газообразный водород, заполняющий Вселенную, на ионы водорода и свободные электроны, положив начало эре Реионизации и окончанию Средневековья Вселенной. Кредит: STScI Получите полную инфографику «Вселенная сквозь время» в галерее ресурсов

Из чего были сделаны первые звезды?

Краткий ответ: водород и гелий (и небольшое количество лития). Вот и все.

Состав первых звезд Звезды первого поколения, также известные как звезды населения III, почти полностью состояли из водорода и гелия. Более поздние поколения звезд, включая Солнце, содержат более тяжелые элементы, такие как кислород, углерод и железо, которые образовались в ядрах более ранних звезд. Авторы и права: STScI Полную инфографику о составе можно найти в галерее ресурсов. большой взрыв. Они не содержали бы ни одного из более тяжелых элементов, таких как углерод, азот, кислород и железо, которые содержатся в сияющих сегодня звездах. Другими словами, звезды населения III не содержали металлов. (Астрономы называют металлом любой элемент тяжелее гелия.)

Это может показаться смелым заявлением, учитывая, что на самом деле мы не наблюдали звезд без металлов. Но, как и все научные заявления, оно основано на доказательствах и рассуждениях: из наблюдений, экспериментов и расчетов мы знаем, что только водород и гелий (и незначительное количество лития) образовались непосредственно после Большого взрыва. Единственный способ образования более тяжелых элементов, таких как углерод, кислород и железо, — это слияние более легких элементов в ядрах звезд. Так что пока первые звезды не начали их формировать, ни одного из этих элементов во Вселенной не существовало. Первые звезды должны были быть безметалловыми.

Древняя звезда, но не одна из первых Одна из старейших известных когда-либо наблюдаемых звезд — субгигантская звезда в Млечном Пути, всего в 190 световых годах от Земли. Звезда, известная как HD 140283 или звезда Мафусаил, кажется, почти так же стара, как Вселенная. Однако мы знаем, что это не одна из первых звезд, потому что она содержит металлы, которые должны были образоваться в ядре или во время взрыва еще более ранних звезд. Кредит: Оцифрованный обзор неба (DSS), STScI/AURA, Palomar/Caltech и UKSTU/AAO

Насколько массивными были первые звезды?

Краткий ответ: Наверное, очень большой, а может и нет.

Масса первых звезд Масса первых звезд, вероятно, была в десятки или сотни раз больше массы Солнца, но могла быть намного меньше этой. Авторы и права: STScI Полную инфографику по массе можно найти в галерее ресурсов

Хотя астрономы вполне уверены в том, из чего были сделаны первые звезды, они менее уверены в том, насколько они были массивны.

Как ни странно, одно ограничение на массу неметаллических звезд исходит из того, чего мы не видим: поскольку мы не наблюдали ни одной неметаллической звезды, мы вполне уверены, что не могло быть много маленьких звезд. Маленькие звезды, такие как Солнце, существуют миллиарды лет. Если бы маленькие звезды населения III были обычным явлением, мы уже должны были бы обнаружить некоторые из них.

С другой стороны, чрезвычайно большие звезды очень быстро сжигают свое топливо. Звезда, масса которой в 60 раз превышает массу Солнца, существует менее одного миллиона лет. Если бы все звезды первого поколения были чрезвычайно массивными, ни одной из них не существовало бы, и было бы понятно, что мы их не видели.

Продолжительность жизни первых звезд Звезда массой в 60 раз больше Солнца будет светить менее миллиона лет. Если бы первые звезды были такими массивными, они бы давно сгорели. Авторы и права: STScI Получите полную инфографику о продолжительности жизни в галерее ресурсов. ранняя вселенная. Эти симуляции также предполагают, что для формирования звезды без металла требуется гораздо больше вещества, чем для звезды, содержащей даже небольшую долю металлов. В сочетании с тем фактом, что мы не видели звезд без металлов, это заставляет многих астрономов думать, что первые звезды, вероятно, были очень массивными, возможно, в диапазоне от 10 до 300 масс Солнца.

Насколько горячими и яркими были первые звезды?

Краткий ответ: Вероятно, намного горячее и ярче Солнца.

Температура и яркость звезды напрямую связаны с ее массой: чем массивнее звезда, тем она горячее и ярче. Если первые звезды были очень массивными, они также должны были быть чрезвычайно горячими и яркими. Звезда в 100 раз массивнее Солнца, например, будет иметь температуру поверхности около 100 000 кельвинов и светиться с энергией 1 миллиона Солнц.

Температура, яркость и цвет первых звезд Звезды массивного населения III могли иметь температуру до 100 000 кельвинов — более чем на 90 000 градусов горячее Солнца. Чем горячее какой-либо объект, тем больше электромагнитного излучения (света) он излучает и тем выше энергия излучения. Звезды населения III были бы намного ярче Солнца, испуская в основном высокоэнергетический ультрафиолет, а не видимый свет. Кредит: STScI Получите полную инфографику температуры и яркости в галерее ресурсов Ионизация светом первых звезд Ультрафиолетовый свет — это разновидность ионизирующего излучения. Он обладает способностью отделять электроны от атомных ядер, превращая нейтральные атомы в заряженные частицы, называемые ионами. Ультрафиолетовый свет первых звезд поглощался атомами водорода, вызывая их ионизацию. Кредит: STScI Получите полную инфографику ионизации в галерее ресурсов

Если первые звезды были такими горячими, они, должно быть, испускали огромное количество высокоэнергетического излучения. В то время как Солнце излучает большую часть своей энергии в оптической части электромагнитного спектра — видимом свете, с которым мы все знакомы, — почти весь свет, излучаемый звездой с температурой 100 000 кельвинов, будет в форме ультрафиолетового света. , который невидим для человеческого глаза. Астрономы считают, что именно ультрафиолетовое излучение, испускаемое первыми звездами, начало ионизировать Вселенную, поднимая туман непрозрачного нейтрального водорода, заполнявший Вселенную в так называемые Темные века.

Что случилось с первыми звездами?

Краткий ответ: Они сгорели, взорвались или разрушились.

Остатки недавней сверхновой Многие из первых звезд закончили свою жизнь в результате массивных взрывов сверхновых. Пыльные остатки этих звезд, включая металлы, образовавшиеся в их ядрах, стали бы строительными блоками звезд, которые мы видим сегодня. На этом изображении показаны рентгеновские, инфракрасные и радиоволны от W49B, молодого остатка сверхновой звезды, расположенного примерно в 26 000 световых лет от нас. Авторы и права: Рентген: NASA/CXC/MIT/L.Lopez et al.; Инфракрасный: Паломар; Радио: NSF/NRAO/VLA

Основываясь на том, что мы знаем о физике, мы знаем, что если бы какие-либо из самых ранних звезд были меньше массы Солнца, чем в 0,9 раза, они должны были бы сиять и сегодня. Но если бы они были очень массивными, у них была бы чрезвычайно короткая продолжительность жизни, они быстро сжигали бы свое топливо и умирали в течение нескольких миллионов лет после формирования. Что именно с ними произошло, будет зависеть от их массы.

Компьютерные модели показывают, что звезды с массой более 10 и менее 140 масс Солнца закончились бы взрывами сверхновых, металлы, образовавшиеся в их ядрах, вылетели бы в воздух и рассеялись по окружающей Вселенной. Остатки этих звезд должны были коллапсировать, образуя нейтронные звезды или черные дыры.

Более крупные безметалловые звезды с массой до 300 масс Солнца могли взорваться сверхновой странного типа. Эти взрывы разнесли бы каждую частичку звезды во всех направлениях, не оставив после себя ничего — ни нейтронной звезды, ни черной дыры. Единственные признаки этих звезд можно найти в химическом составе более поздних звезд, образовавшихся из их взорвавшихся останков.

Даже более крупные безметалловые звезды коллапсировали бы прямо в черные дыры, унося с собой все, даже не взорвавшись раньше. Хотя эти звезды не давали материи для формирования новых звезд, они могли влиять на галактики другими способами. Возможно, эти черные дыры были семенами сверхмассивных черных дыр, обнаруженных сегодня в центрах галактик.

Сможем ли мы когда-нибудь увидеть первые звезды напрямую?

Краткий ответ: Может быть, если нам очень повезет.

Пока что единственное реальное свидетельство, которое у нас есть для первых звезд, — это следы, которые они оставили: металлы, которые они образовали, которые мы видим в более поздних поколениях звезд; воздействие их ионизирующего излучения на первичный газ во Вселенной; и, возможно, их остатки черных дыр. Если первые звезды были массивными и недолговечными, то все, что существовало поблизости, давно исчезли.

Даже если их больше не существует, теоретически их можно увидеть. Такие телескопы, как Хаббл, позволяют нам заглянуть на миллиарды световых лет и, таким образом, на миллиарды лет назад во времени. Космический телескоп Джеймса Уэбба дает нам возможность обнаруживать даже более тусклый инфракрасный свет. Хотя большая часть света, испускаемого первыми массивными звездами, находилась в ультрафиолетовой части спектра, когда он излучался, Вселенная с тех пор расширилась настолько, что теперь большая его часть находится в видимом и инфракрасном диапазоне. (Хаббл также покрывает эту часть спектра, но зеркало Уэбба намного больше, что позволяет ему обнаруживать гораздо более низкие уровни света.)

Красное смещение первых звезд С тех пор как первые звезды образовались более 13,4 миллиардов лет назад, их свет растягивался по мере расширения пространства, становясь со временем все тусклее и краснее. Космический телескоп Джеймса Уэбба предназначен для обнаружения очень тусклого света в красной и инфракрасной части электромагнитного спектра. Авторы и права: STScI Получите полную инфографику в галерее ресурсов

Но каким бы мощным ни был Уэбб, все равно будет трудно увидеть отдельные звезды так далеко во времени. Хотя эти звезды были очень яркими, они так далеко, что до нас доходит очень мало их света.

Мы почти наверняка сможем увидеть древние галактики, содержащие звезды первого поколения, и сможем сделать некоторые выводы об отдельных звездах по свету, исходящему от галактики в целом. Но галактики содержат от сотен тысяч до миллионов звезд, каждая из которых находится в разных точках своего жизненного цикла. Даже если некоторые из звезд не содержат металлов, новые звезды начнут формироваться из металлической звездной пыли, рассеянной по галактике.

Еще более усложняет ситуацию то, что туман нейтрального газообразного водорода, который заполнил Вселенную, когда формировались самые первые звезды, поглощал их ультрафиолетовый свет. До тех пор, пока ультрафиолетовое излучение не ионизирует достаточное количество атомов, чтобы пропустить свет, мы не сможем увидеть первые звезды.

Даже в этом случае нам может повезти. Возможно, мы сможем увидеть отдельные звезды с помощью сильной гравитационной линзы: скопление галактик, которое образует естественное увеличительное стекло в нужном месте на небе.