Первые звезды Вселенной оказались меньше, чем считалось, и формировались в хаосе
Первые звезды во Вселенной могли быть гораздо меньше, чем предполагали ученые, свидетельствует новое исследование. Это открытие помогает объяснить, почему до сих пор так сложно обнаружить следы их существования.
Согласно работе, ранние звезды рождались в экстремальных условиях: внутри гигантских газовых облаков, охваченных турбулентностью на сверхзвуковых скоростях (в пять раз выше скорости звука в земной атмосфере). Такая среда буквально разрывала облака на части, формируя скопления, из которых могли образовываться звезды. В одном из смоделированных сценариев газовое облако сжалось в звезду массой всего восемь солнечных — это значительно меньше гипотетических монстров в 100 солнечных масс, чье существование ранее предполагали астрономы.
«Сверхзвуковая турбулентность дробит облака на множество мелких сгустков, что приводит к появлению менее массивных звезд», — объяснил ведущий автор исследования Ке-Цзюн Чень из Академии Синьика (Тайвань). Эти первые звезды, вероятно, рождались не изолированно, а в звездных скоплениях, что меняет представления об эволюции ранней Вселенной.
Моделирование космической зари
Ученые использовали симуляционный код Gizmo и проект IllustrisTNG, чтобы воссоздать условия спустя несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва. Они сфокусировались на минигало темной материи — структуре массой 10 млн солнечных, которая притягивала газ, генерируя турбулентность. В результате газовые потоки формировали сгустки, из которых могли появиться звезды.
Интересно, что предыдущие теории предполагали обилие сверхмассивных звезд, чьи следы в виде химических элементов должны были остаться в последующих поколениях светил. Однако современные наблюдения таких сигнатур не выявили, что подтверждает новую модель: гиганты встречались редко.
Следующий шаг — включить в моделирование магнитные поля. Сегодня они играют ключевую роль в формировании звезд, и, вероятно, были важны и в ранней Вселенной. «Это исследование — часть глобальной работы по изучению космического рассвета», — отметил Чень.
Данные симуляции, дополненные наблюдениями телескопа Джеймса Уэбба, помогут раскрыть тайны рождения галактик, включая Млечный Путь. Результаты опубликованы 30 июля в The Astrophysical Journal Letters.
Ученые также планируют изучить, как турбулентность влияла на распределение темной материи и формирование первых сверхмассивных черных дыр. Возможно, именно хаотичные процессы в ранних газовых облаках стали «затравкой» для этих объектов. Кроме того, обнаружение древних звездных скоплений с помощью JWST может подтвердить, что наша галактика зарождалась в условиях жестокой турбулентности, где даже свет первых звезд боролся за выживание.
