косОрбитальный телескоп "Хаббл" не нашел внутри древнейших галактик Вселенной, которые сформировались через 500 млн лет после Большого взрыва, звезд, которые состоят из чистого водорода и гелия. Это говорит о том, что подобные светила начали возникать и перестали формироваться еще раньше. Исследование принял к публикации научный журнал Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
"Результаты наших наблюдений показывают, что первые галактики должны были появиться значительно раньше, чем мы предполагали. Получается, что небольшие и тусклые галактики, которые существовали в ранней Вселенной, были главным "виновником" того, что она стала прозрачной", – рассказала Рачана Бхатавдекар, астрофизик из Европейского космического агентства (ЕКА) и один из авторов исследования.
Первые светила Вселенной, так называемые "звезды третьей популяции", были совершенно не похожи на Солнце и другие современные светила. Это было связано с тем, что в их недрах не было элементов тяжелее водорода и гелия (в астрономии такие элементы называют металлами). Из-за этого размеры таких светил были практически ничем не ограничены, поэтому они могли быть в несколько сотен раз тяжелее Солнца.
Из-за своих размеров и химического состава такие звезды выгорали относительно быстро – за десятки миллионов лет. Когда запасы водорода заканчивались, они взрывались, в результате чего появлялись так называемые парно-нестабильные сверхновые. Они представляют собой мощнейшие космические термоядерные взрывы, в которых задействована вся материя гигантского светила.
Подобные вспышки засеивали галактики и окружающее их пространство металлами (в астрономическом смысле этого слова), благодаря чему начали формироваться Солнце и другие современные светила, которые астрономы называют звездами первой и второй популяции. Они продолжили дело своих "предков", формируя еще более тяжелые изотопы.
Первые звезды Вселенной
Как отмечают Бхатавдекар и ее коллеги, астрономы давно пытаются открыть подобные звезды или хотя бы найти следы их существования в карликовых галактиках в окрестностях Млечного Пути, а также в самых далеких и ранниех скоплениях звезд в ранней Вселенной. Если ученые смогут найти что-то подобное, это поможет понять, как именно протекала химическая эволюция мироздания.
Европейские астрофизики попытались найти звезды третьей популяции, наблюдая за несколькими древними галактиками, которые появились примерно через 0,5–1 млрд лет после Большого взрыва. Их свет усилило притяжение более близкого к нам скопления галактик MACSJ0416. Ученые детально рассмотрели их благодаря новой методике, которая может "удалять" с подобных снимков близкие к нам объекты, не связанные с ранней Вселенной.
Анализируя структуру ультрафиолетовой части спектра свечения этих древних скоплений звезд, ученые надеялись найти в них намеки на уникальные линии, которые были бы связаны с существованием первых светил Вселенной.
К их большому удивлению, ни в одной из этих галактик не оказалось существенного количества звезд третьей популяции. Они практически полностью состояли из крупных, но вполне заурядных светил главной последовательности, которые ничем не отличаются от звезд аналогичных размеров в Млечном Пути и других современных галактиках.
Это открытие, по мнению Бхатавдекар и ее коллег, говорит о том, что звезды начали формироваться во Вселенной не 300-400 млн лет после Большого взрыва, как раньше предполагали космологи, а значительно раньше. Астрономы считают, что они располагались в небольших и тусклых галактиках, которые остаются невидимыми для "Хаббла" и других обсерваторий из-за размеров и большого расстояния до них.
Ученые надеются, что увидеть эти объекты и изучить их свойства в ближайшие годы помогут новые телескопы – орбитальный телескоп "Джеймс Уэбб" и наземные обсерватории нового поколения, такие как TMT и E-ELT.