Знание-сила, 2004 № 07 (925)

Реликтами этих давних взрывов являются черные дыры (см. "Знание — сила", 2002, N° 4). Теперь в центре практически каждой крупной галактики располагается свсрхмассивная черная дыра.

Первые протогалактики образовались уже вскоре после рождения первых звезд. Их протяженность составила от 30 до 100 световых лет, а масса — от 100 тысяч до миллиона масс, равных Солнцу. Они были заполнены облаками пыли, состоявшей из тяжелых элементов. Одна из таких древних галактик обнаружена в созвездии Большой Медведицы. Она возникла почти 13 миллиардов лет назад и теперь не видна в оптическом диапазоне.

В ожидании запуска Космического телескопа имени Уэбба астрофизики, изучающие отдаленное прошлое Вселенной, продолжат наблюдение за квазарами — точечными квазизвездными объектами, излучающими неимоверное количество энергии. Уже сейчас выявлено несколько тысяч квазаров. Наблюдения за ними принесли в последние годы несколько любопытных открытий.

Так, с помощью Космического телескопа имени Хаббла удалось обнаружить пепел первых звезд: спектр трех самых далеких квазаров содержит линию поглощения железа. Этот элемент образовался в недрах первых звезд и выделился в космическое пространство при их взрыве. "Столь раннее образование железа и других тяжелых элементов, — подчеркивает американский астроном Майкл Корбин, — свидетельствует, что сырье для создания планет появилось намного раньше, чем сформировалась Солнечная система".

В созвездии Феникса, в 36 тысячах световых лет от Земли, астрономы Европейской Южной обсерватории открыли звезду НЕ 0107—5240, почти не содержащую тяжелых элементов. Так, здесь в 200 тысяч раз меньше железа, чем в недрах Солнца. Всего же эта звезда содержит лишь девять тяжелых элементов—обычно их не менее 40— 60. Возможно, обнаружена одна из древнейших звезд. Небольшое количество тяжелых элементов могло осесть на ес поверхность при взрыве соседних сверхновых. По другой гипотезе, она принадлежит ко второму поколению звезд, зародившихся во Вселенной, и тяжелые элементы достались ей от предшественниц.

Время, деньги, работа

Экспедиция телескопа имени Уэбба продлится от 5 до 10 лет. Стоимость программы —1.2 миллиарда долларов (телескоп Хаббла обошелся почти в два раза дороже).

Доля европейцев — 20 процентов запланированного бюджета. Им будет выделена соответствующая квота рабочего времени. Возможно, что телескоп будет выведен в космос с помощью европейской ракеты "Ариан".

Кратная история Вселенной

Что с Хабблом?

А, действительно, как быть с Космическим телескопом имени Хаббла? Судьбо старого телескопа пока неясна. Известно лишь, что может произойти после 2010 года.

На это время придется очередной пик солнечной активности, что сопряжено с изменением плотности верхних слоев атмосферы. Хаббловский телескоп начнет двигаться в сторону Земли. "Скайлэб" на Землю падал, "Мир" тоже, теперь — еще один космический снаряд? Пожалуй, что нет. В НАСА подготовлены три сценария завершения работы телескопа имени Хаббла: пилотируемый космический челнок стыкуется с телескопом и доставляет его на Землю; беспилотный челнок доставляет телескоп на Землю; автоматический зонд переводит телескоп на другую, более высокую орбиту.

В случае доставки телескопа на Землю Национальный музей авиации и космонавтики в Вашингтоне планирует выставить его в качестве экспоната.

Космический телескоп имени Хаббла

Золото звезд нейтронных

В момент Большого Взрыва возникли лишь самые легкие элементы. Все остальные элементы, в том числе углерод, кислород и азот, образовались в результате термоядерного синтеза в недрах звезд. Кроме того, часть тяжелых элементов, очевидно, образовалась при столкновении нейтронных звезд — сверхплотных карликов радиусом несколько километров.

Группа английских и швейцарских астрономов смоделировала этот процесс на компьютере. В их модели две нейтронные звезды, сближаясь по спиральным траекториям, сливались друг с другом, образуя черную дыру. Удар сопровождался мощным всплеском гамма-излучения. Материя звезд разогревалась до 100 миллиардов градусов и частично выбрасывалась в окружающее пространство. Многие ядра атомов, особенно атомов железа, захватывали дополнительные нейтроны и трансформировались в более тяжелые элементы: в платину, золото, уран. Как показывают расчеты астрономов, количество и соотношение этих элементов, возникавших в их компьютерной модели, хорошо согласуются с теми же показателями для Солнечной системы. Очевидно, большая часть золотых запасов современного человечества впрямь родилась в чудовищных сшибках нейтронных звезд.

В спектре квазара SDSS Л148+5251 обнаружился моноксид углерода. На участке протяженностью несколько тысяч световых лет сосредоточено огромное количество этого газа. Его масса в 20 миллиардов раз превышает массу Солнца. Очевидно, в этой части космоса зародилось множество звезд. Согласно расчетам, в какой-то период времени здесь каждые пять часов вспыхивала новая звезда. Космос стремительно насыщался тяжелыми элементами.

"Лет десять назад никто и предположить не мог, — говорит немецкий астроном Франк Бертольди, — что вскоре после Большого Взрыва образовалось так много тяжелых элементов. Наблюдения последних лет доказывают, что уже на ранней стадии существования Вселенной — в первый миллиард лет после Большого Взрыва — зародилось огромное количество звезд".

Какое-то время звезды еще рождались так же часто. Только этим можно объяснить, что лишь в наблюдаемой части Вселенной сейчас сверкают около 70 секстиллионов звезд. К слову, статистики от науки даже сумели ответить на знаменитый "дурацкий" вопрос: "Чего больше, звезд на небе или песчинок на Земле?" Звезд оказалось больше.

В последние шесть миллиардов лет в мире звезд начался свой "демографический" кризис. По оценке британских астрономов, звезд сейчас рождается меньше, чем гибнет. К такому выводу они пришли, обследовав 37752 галактики. Если ничего не изменится, то через сотню триллионов лет последние звезды погаснут. Пока же все внимание ученых обращено к первым звездам.

Это было время великих обсерваторий

Инфракрасные телескопы — один из главных помощников астрономов. Практически все космические объекты, интересующие их, в том числе отдаленные планеты и даже межзвездные газопылевые облака, испускают тепловое излучение. В августе 2003 года в космос была выведена инфракрасная обсерватория НАСА — SIRTF (Space Infrared Telescope Facility). Запуск ее планировался еще в 1970-е годы, но все время откладывался.

Место работы новой обсерватории выбрано не случайно. Значительная часть инфракрасного излучения поглощается атмосферой Земли. Поэтому инфракрасные телескопы обычно отправляют в космос. Лишь коротковолновое излучение можно улавливать с помощью телескопов, установленных в горах. Для исследования длинноволнового инфракрасного излучения давно используются аппараты, выведенные на околоземную орбиту.

Так, американо-британо-нидерландская обсерватория IRAS, запущенная в 1983 году, обнаружила во Вселенной около 250 тысяч источников инфракрасного излучения.

В 1995 году начала работу космическая обсерватория ISO Европейского космического агентства.

Запуск очередной инфракрасной обсерватории означает, что мы выходим на новый уровень исследования космоса. Обсерватория SIRTF разглядит галактики, расположенные в миллиардах световых лет от Земли. Это — последняя экспедиция в рамках выполняемой НАСА программы крупных космических обсерваторий (Great Observatories Programm). В рамках этой программы в космос были выведены телескоп Хаббла для оптических наблюдений за Вселенной, а также рентгеновская обсерватория "Чандра" и Комптоновскаи гамма-обсерватория.