Глубоко внутри одного из мини-гало, на фоне турбулентного первобытного облака, выделяются два светящихся островка плотного газа. Эти структуры сформированы мощными сверхзвуковыми движениями — космическими бурями, которые взбалтывали газ в самых ранних обла

Ученые выяснили, почему первые звезды были не такими массивными

Астрофизики опровергли теорию о том, что первые звезды были в сотни раз массивнее Солнца. Открытие объяснило, как хаотичные процессы в ранней Вселенной привели к появлению галактик и жизни.
Автор Наука Mail
Минигало
Глубоко внутри одного из минигало, на фоне турбулентного первобытного облака, выделяются два светящихся островка плотного газа. Эти структуры сформированы мощными сверхзвуковыми движениями — космическими бурями, которые взбалтывали газ в самых ранних областях звездообразования во Вселенной. По мере того, как эти скопления продолжают собирать материал из окружающей среды, ожидается, что они коллапсируют и зажгут следующее поколение первых звезд. Их конечные массы могут установить пределы того, насколько большими могут вырасти эти древние звездыИсточник: ASIAA/Meng-Yuan Ho & Pei-Cheng Tung

Через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва Вселенная была темной и простой: не было галактик, планет и тяжелых элементов — только облака водорода и гелия, которые собирались вокруг скоплений темной материи («минигало»). Там появились первые звезды — третьего поколения.

Раньше ученые считали, что эти звезды образовались в спокойной среде и были огромными — в сотни раз массивнее Солнца. Но исследование ученых из Института астрономии и астрофизики Академии Синика показало другое. С помощью сверхточных моделей команда ученого изучила эволюцию 15 минигало возрастом около 13 миллиардов лет. Разрешение моделей повысили в 100 000 раз, что позволило отследить движение газа в масштабах меньше светового года.

Газовые потоки
Газовые потоки образуют минигало вдоль сложных космических потоков. Столкнувшись и сойдя в центре гало, эти потоки питают плотные сгустки и вызывают мощную турбулентность в окружающем газеИсточник: ASIAA/Meng-Yuan Ho

Оказалось, что газ внутри минигало не был спокойным: его будоражила сверхзвуковая турбулентность — потоки двигались в 2−5 раз быстрее звука. Из‑за этого газ распадался на сгустки разной массы — от нескольких до десятков масс Солнца. Значит, первые звезды могли быть меньше и разнообразнее, чем считали раньше.

Хаотическая погода внутри трех первобытных гало
Карты показывают хаотическую погоду внутри трех первобытных гало ближе к концу моделирования. Области, где перекрываются различные движения газа, отмечают зоны интенсивной турбулентности, где космический газ подвергается сильному перемешиванию. Большая часть газа движется быстрее скорости звука, создавая мощные сверхзвуковые потоки, и эти космические бури становятся еще сильнее в больших гало. Вместе эти вихревые и сходящиеся движения показывают, как потоки падающего газа сталкиваются и взаимодействуют, особенно в переполненных центральных областях, где начинают формироваться первые звездыИсточник: ASIAA/Meng-Yuan Ho

Это помогает объяснить загадку: древние звезды в Млечном Пути хранят следы первых взрывов сверхновых, и эти следы указывают на менее массивные звезды. Открытие также важно для наблюдений с телескопа «Джеймс Уэбб»: хотя первые звезды нельзя увидеть напрямую, их масса повлияла на развитие ранних галактик и химический состав Вселенной. Получается, первые звездные «колыбели» были не спокойными, а хаотичными — с бурными движениями газа и ударными волнами. Возможно, именно эти космические бури помогли появиться звездам, галактикам, планетам и в итоге — жизни.

Ранее Наука Mail рассказывала о том, что 3I/ATLAS может быть на миллиарды лет старше Солнечной системы.