Компьютер помог заглянуть в такое далекое прошлое, в которое вряд ли когда-нибудь удастся попасть. Удалось смоделировать процесс зарождения первый звезд Вселенной.
Теоретические звезды: Заполняя белые пятна
Компьютерная симуляция рождения протозвезды (правый нижний угол), конденсирующейся из диффузионного газового облака (слева вверху). Типичная картина для молодой Вселенной

Скорее всего, мы никогда не сможем своими глазами увидеть, как сияли самые первые звезды во Вселенной. Но проведенные недавно исследования позволили сделать несколько набросков этой вдохновляющей картины. Ученым удалось провести эксперименты по компьютерному моделированию рождения протозвезды — начиная от хаотичного облака, скопления легких элементов.

Вообще, во многом нам больше известно о первых нескольких минутах после Большого Взрыва, нежели о первом миллиарде следующих лет, названных космологами «темными веками». В те годы ранняя Вселенная была затянута плотным облаком ионизированного газа, пробиться сквозь которое не мог даже свет первых звезд. Потребовались около 500 млн. лет, чтобы пространство стало чистым и прозрачным.

Согласно существующим теориям, эти первые звезды вырастали до гигантских размеров, в сотни раз крупнее Солнца. Постепенно они выработали свои внутренние резервы топлива и спустя время порядка сотен миллионов лет (заметим, что время жизни «зрелой» звезды солнечного типа составляет десятки миллиардов лет) разорвались мощнейшими взрывами, насыщая молодую Вселенную тяжелыми элементами, образовавшимися в их недрах. Из их вещества и образовались все последующие звезды, туманности, планеты и мы с вами. Но наблюдать это первое поколение звезд непосредственно не удается — слишком уж давно это было.

Группа японских астрофизиков во главе с Наоки Йошидой (Naoki Yoshida) сделала это «в лаборатории», проведя компьютерную симуляцию процесса формирования первых звезд. Интересно, что задача оказалась намного проще, чем смоделировать то же рождение звезды, но в современных условиях. Сегодня приходится учитывать массу параметров, отсутствовавших в ранней Вселенной — такие, как масса мощных магнитных полей, турбулентное движение потоков вещества и так далее. В древности же, спустя несколько миллионов лет после Большого Взрыва мир был значительно проще. Он был заполнен почти исключительно водородом с небольшими количествами гелия — и, конечно, загадочной темной материей (подробнее о ней читайте: «Долгая темная жизнь»).

Создав в компьютере модель состоящего из этих легких элементов газового облака диаметром около 1 тыс. световых лет, японские ученые проследили его трансформацию в протозвезду. Масса ее составила 0,01 солнечной, а диаметр — 25 солнечного. При таких условиях в ней еще не могла запуститься термоядерная реакция. Для этого достаточно просто «подождать»: по оценке специалистов, такая протозвезда за каких-то тысячу лет станет вдесятеро тяжелее Солнца, а через 10 тыс. лет — уже в сто раз. Такие темпы более чем достаточны, чтобы ранняя Вселенная быстро заполнилась молодыми звездами-сверхгигантами, чьи взрывы впоследствии выбросили необходимое количество более тяжелых элементов для образования новых поколений звезд.

По отзывам коллег Йошиды из разных стран, полученная японцами модель выглядит чрезвычайно реалистично — осталось проверить, будет ли такая «теоретическая» звезда эволюционировать так, как ожидают ученые.

Добавим, что заглянуть в «космологический темный век» чрезвычайно трудно — но отнюдь не невозможно. Все более изощренные технологии позволяют астрономам наблюдать все более древние звезды, а разрабатываемый сегодня колоссальный телескоп DALI сумеет увидеть и самое первое поколение светил, о чем мы писали в заметке «С той стороны Луны».

По информации Science NOW