Скорость звездообразования за последние 11 млрд лет упала в 30 раз

Александр Березин

Международная группа астрономов под руководством Дэвида Собрала из Лейденского университета (Нидерланды) проанализировала изменения скорости звездообразования, имевшие место с момента его начала (примерно 13,4 млрд лет назад) до настоящего времени. На основании тенденций этого периода был сделан довольно неожиданный прогноз на будущее.

Для анализа скорости формирования звёзд учёные использовали «Британский инфракрасный телескоп» и «Очень большой телескоп», а также телескоп «Субару».

Слева направо сверху вниз: от хаоса Большого взрыва к образованию звёзд и формированию правильных галактик. (Иллюстрация Chandra / NASA / NOAO / KIPAC.)

Первый всплеск формирования звёзд случился всего через 300 млн лет после Большого взрыва. Но сначала скорость процесса была невелика, он набирал обороты. Первые звёзды, эксплуатировавшие чисто водородные термоядерные реакции, вынужденно начинали жизнь (термоядерные процессы в ядре) лишь при достижении огромной массы, в сотни Солнц. После того как они за короткие сроки выгорели, а затем и взорвались, созданные в их недрах более тяжёлые элементы стали накапливаться в окружающем газе. Когда тот коллапсировал в звёзды, в этих светилах второго поколения термоядерные реакции стартовали уже значительно быстрее. Грубо говоря, всё, что тяжелее гелия, до некоторой степени ускоряет начало термоядерных реакций, выступая в роли «катализатора».

Второе поколение начало массово образовываться примерно 9–11 млрд лет назад, отмечают исследователи. Оно было чрезвычайно многочисленным: половина видимых сегодня на небе звёзд родились именно тогда. Причём уже 11 млрд лет назад звездообразование было интенсивнее, чем 9 млрд лет назад. Потом скорость формирования новых светил продолжила падать всё ускоряющимися темпами. Сегодня она равна лишь 3% от пикового уровня (11 млрд лет назад). Процесс столь интенсивен, что даже если бы нынешняя картина Вселенной внезапно была заморожена на неопределённый срок (то есть её расширение прекратилось бы), то и тогда лишь 5% изо всех когда-либо родившихся звёзд сформировалось бы после текущего момента. Само собой, на деле их количество окажется меньше, ведь бесконечного времени существования у Вселенной нет.

«Можно сказать, что Вселенная страдает от длительного серьёзного "кризиса": космический ВНП сейчас равен только 3% от того, что было на пике звездообразования!» — комментирует Дэвид Собрал.

Астрономы подчёркивают: по статистике, мы уже живём во Вселенной, в которой доминируют старые звёзды. Более того, буквально в следующий десяток миллиардов лет в основном исчезнут почти все белые и голубые звёзды (со сроком жизни в сотни миллионов лет), а затем и жёлтые, живущие миллиарды лет, подобно нашему Солнцу. Останутся лишь красные и белые карлики — те, чей жизненный цикл может тянуться от десятков миллиардов до триллиона лет. Небосвод, таким образом, станет значительно однороднее и в целом радикально тусклее. К счастью, в нашей Галактике это не так заметно. «Будущее может казаться весьма тёмным, но в действительности нам серьёзно повезло жить в здоровой, активно образующей новые звёзды Галактике, которая сможет внести значительный вклад в новое звездообразование».

Снижается не только количество новообразующихся светил, но и их масса, что означает скорый конец формирования ярких голубых звёзд. (Иллюстрации D. Sobral.)

Измерение открывает возможность формулировки ответа на более глубокую фундаментальную загадку: почему скорость звездообразования снижается так значительно? Вопрос действительно загадочный. Хотя и очевидно, что с ростом расстояния между звёздами, обусловленным расширением Вселенной, «вторичная переработка» материала взорвавшихся сверхновых затрудняется, и часть газа просто не дойдёт до точки формирования звёзд следующего поколения, важность процесса не стоит преувеличивать: звёздам «свойственно» (из-за гравитации) группироваться в тесные, по меркам Вселенной, галактики, но даже и там бóльшая часть живёт в ядре и звёздных скоплениях. Кроме того, если скорость формирования новых светил и должна падать, не вполне понятно, почему это началось так рано: ведь нарастающее ускорение расширения Вселенной характерно только для последних пяти миллиардов лет. А до этого расширение замедлялось — следовательно, подавление нового звездообразования также должно было снижать темпы, а не наращивать.

Отчёт от исследовании вскоре появится в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.

Вернуться назад