Одни из первых образовавшихся в космосе звёздных систем, находятся прямо у нас "под носом". Речь идёт о нескольких спутниках Млечного Пути, возраст которых, как выяснилось, превышает 13 миллиардов лет. Такие выводы изложены в научной статье, опубликованной в издании Astrophysical Journal группой во главе с Карлосом Фрэнком (Carlos Frenk) из Даремского университета в Великобритании.
Большинство специалистов представляет процесс образования галактик так. Примерно 13,7 миллиарда лет назад произошёл Большой взрыв. Через 380 тысяч лет образовались первые атомы, и в основном это был водород — простейший элемент в таблице Менделеева.
Древнейший водород был слишком горячим. Высокая температура означала слишком быстрое движение частиц, которое не позволило веществу начать сжиматься под действием собственной гравитации. Поэтому сам по себе водород на тот момент не мог образовать сгустки.
Однако во Вселенной присутствовала и гораздо более холодная тёмная материя. Она уже начала собираться в массивные скопления. Водород притягивался к ним, образуя облака. Именно они в дальнейшем и стали галактиками.
Важно, что скопления тёмной материи образовывались достаточно медленно (даже по космическим меркам). В то время, когда вокруг них стали собираться облака водорода, они были ещё относительно небольшими. Поэтому и первые галактики во Вселенной были карликовыми. Такие гиганты, как Млечный Путь, появились гораздо позже, когда тёмная материя собралась в по-настоящему крупные структуры, притянувшие к себе много газа.
Тогда космос ещё не видел звёздного света. Ведь светила тоже образуются из сгустков газа, сжимающихся из-за тяготения, только гораздо меньших размеров, чем "зародыши" галактик.
Но проблема в том, что в таких небольших объёмах пространства тёмной материи было слишком мало, чтобы она могла оказать сколь-нибудь заметное влияние на этот процесс. Поэтому водороду предстояло образовать звёзды под действием только собственной гравитации, а для этого ему пришлось как следует остыть. Процесс остывания занял ещё порядка 100 миллионов лет. К слову, космологи поэтично зовут эту эпоху тёмными веками.
И вот во Вселенной вспыхнули первые звёзды. Настал, как выражаются одухотворённые специалисты, космический рассвет. Однако это означало, что едва остывший газ снова начал нагреваться, теперь уже под лучами новорождённых светил.
Это могло остановить дальнейшее сжатие гигантских облаков водорода, который уже можно было назвать межзвёздным, а заодно притормозить формирование из них галактик. При таком развитии событий процесс продолжился бы только при условии, что "зародышевые" облака тёмной материи (которые никуда не делись и продолжали медленно расти) набрали бы достаточно массы, чтобы их гравитация "победила" непокорное горячее вещество и заставила его вновь сжиматься.
Однако всё могло быть иначе. Если первые звёзды оказались недостаточно эффективными "обогревателями", то процесс образования галактик продолжился как ни в чём не бывало.
Вопрос в том, какой из сценариев реализовался на практике. Фрэнк и его коллеги предложили свой вариант ответа, разработав количественную модель процесса образования галактик в эпоху первых звёзд. При этом астрономы опирались на наблюдаемые свойства современных карликовых галактик.
Однако на больших расстояниях трудно изучать наблюдательные свойства этих "космических крошек". Поэтому учёные ограничились спутниками Млечного Пути. К слову, многие из них были открыты совсем недавно.
"Десять лет назад самые слабые галактики, расположенные вблизи Млечного Пути "прошли бы ниже радаров". С ростом чувствительности нынешних и будущих "переписей" галактик на свет вышла целая новая когорта мельчайших галактик. Это позволило нам испытать теоретические модели в новых режимах", – объясняет в пресс-релизе исследованиясоавтор работы Соунэк Бозе (Sownak Bose), также из Даремского университета.
Согласно проведённым расчётам, могли реализоваться оба описанных выше сценария, но для разных галактик. Изученные звёздные системы авторы разделили на две группы: тусклые и яркие. В первых доля тёмной материи в общей массе ощутимо выше (а доля водорода, соответственно, ниже), чем во вторых. Поэтому первым космический рассвет формироваться не помешал, а вот вторые сложились на сотни миллионов лет позже. Как пишут авторы в своей публикации, этот вывод слабо зависит от других деталей формирования галактик.
Важно, что использованная модель позволила рассчитать возраст "первых" и "вторых" галактик. Как уточняется в пресс-релизе, возраст таких звёздных систем, как Волопас I, Большая Медведица I, Тукан II и Seque I в созвездии Льва, составляет более 13 миллиардов лет (напомним, что Вселенной в общей сложности около 13,7 миллиарда лет). Этот вывод автоматически ставит их в ряд древнейших известных звёздных систем.
"Обнаружить некоторые из первых галактик, сформировавшихся в нашей Вселенной, вращающимися на собственном "заднем дворе" Млечного Пути – это астрономический эквивалент обнаружения останков первых людей, населявших Землю. Это захватывающе", – признаётся Фрэнк.
