Обнаружен пепел первых звезд

Недавние наблюдения с использованием космического телескопа "Хаббл" (Hubble) доказывают, что первые звезды сформировались спустя всего лишь 200 млн лет после Большого взрыва. Таким образом, промежуток времени от начала Вселенной до первых звезд оказался гораздо короче, чем давали прежние теории, но находится в полном согласии с данными, полученными от зонда Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP). Астрономы зафиксировали наличие большого количества железа в излучении от очень удаленных и, соответственно, самых древних квазаров. Это железо представляет собой "пепел", оставшийся от взрывов сверхновых в самой первой генерации звезд.

Звезды - это ядерные фабрики, которые перерабатывают более легкие элементы вроде водорода и гелия (только такие элементы и существовали во Вселенной в эпоху до первых звезд) в более тяжелые элементы вроде азота, углерода и, наконец, железа. Мы до сих пор точно не знаем, как и когда галактики, звезды и, в конечном счете, планеты появились в ранней Вселенной. Астрономы пытаются понять, что происходило в самом начале звездной эволюции, наблюдая объекты настолько отдаленные, что свету от них требуются миллиарды лет, чтобы добраться до Земли. Эти объекты способны рассказать нам об условиях, царящих в ранней Вселенной.

В октябре 2002 года группа европейских астрофизиков во главе с Вольфрамом Фреудлингом (Wolfram Freudling) использовала инфракрасный спектрометр Хаббла NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrograph) для наблюдений трех квазаров из числа самых удаленных (красные смещения 5,82, 6,28 и 5,78). Исследованные квазары имеют обозначения SDSS J083643.85+005453.3, SDSS J103027.10+052455.0 и SDSS J104433.04-012502.2. Свет от них провел в пути около 12,8 млрд лет прежде, чем достиг спектрометра Хаббла. Это означает, что квазары "работали" спустя 900 млн лет после Большого взрыва. Полученные спектры показали явное наличие большого количества железа. Таким образом, впервые найдены элементы, созданные в горниле первой генерации звезд.

Квазары относятся к числу самых экзотичных и мощных из известных источников излучения. По общепринятым ныне теориям, они питаются за счет процессов, вызванных гравитацией супермассивных черных дыр, находящихся в их центрах (центрах галактик).

Вольфрам Фреудлинг комментирует: "Железо - хороший индикатор эволюционного состояния квазара. Оно не было создано во время Большого взрыва, а появилось позже в ходе специфических звездных процессов. Подобные звезды должны были успеть сформироваться, сжечь свое топливо и взорваться еще до того момента, как мы нашли это железо. Этот процесс звездной эволюции должен был занять по крайней мере 500 - 800 млн лет. Вот почему мы заключаем, что железо, которое мы обнаружили с помощью "Хаббла", было создано самой первой генерацией звезд, которые сформировались вскоре после Большого взрыва".

Обнаружение железа в столь ранней истории Вселенной имеет очень большое значение. "Наличие железа и, косвенно, всех других более легких элементов, показывает, что основные компоненты для планет и возможной жизни на них присутствовали (по крайней мере, в некоторых местах) очень рано в истории Вселенной. Это намного раньше, чем возникла Земля (4,6 млрд лет назад)", - говорит Майкл Корбин (Michael Corbin), принимавший участие в эксперименте.

Эти результаты также показывают, что первые звезды сформировались еще до того, как образовались супермассивные черные дыры, питающие квазары в центрах галактик. Согласно другим данным, срок от начала Вселенной и до того времени, когда зажглись первые квазары, много меньше, чем 900 млн лет. Поэтому первые звезды могли рождаться еще на несколько сотен миллионов лет раньше. Процесс появления черных дыр все еще остается тайной, хотя дата рождения первых звезд, возможно, поможет раскрыть эту загадку.

Космическое местоположение "Хаббла" позволяет ему фиксировать инфракрасную область спектра, которая включает сигнатуру железа в районе 1,6 - 1,7 микрон. Этот диапазон обычно поглощается земной атмосферой и недоступен для телескопов наземного базирования. Вышеописанное исследование представляет собой первый важный научный результат, который получен от прибора NICMOS, восстановленного экипажем Columbia во время ее последнего успешного полета в 2002 году, поэтому его авторы посвящают свою работу памяти погибших на шаттле 1 февраля 2003 года.

Источники:

Finding ashes of first stars - Hubble European Space Agency Information Centre Release

The First Stars: Stellar Ashes Reveal Timing of Initial Light - Space.com