Найти в Дзене
Наука в заметках со всего мира
24 подписчика

Почему первые звезды Вселенной не могли расти бесконечно: тайны звезд населения III

6
3 мин
Звездообразование в ранней Вселенной было процессом, наполненным энергией и тайнами. Звезды населения III, как их называют ученые, были настоящими гигантами — массивными, невероятно яркими, но живущими короткую жизнь. Многие из них завершали свое существование грандиозными взрывами, известными как первичные сверхновые. Однако даже эти космические монстры не могли расти вечно. Почему? Ответ кроется в их магнитных полях и других малоизвестных фактах, которые только начинают открываться ученым. В современной Вселенной звездообразование сопровождается явлением, известным как протозвездная радиационная обратная связь. Молодые звезды, набирая массу, испускают мощное излучение, которое рассеивает окружающий газ, необходимый для их дальнейшего роста. Но, как показывают последние исследования, для звезд населения III ключевую роль играли их магнитные поля. Эти поля не только влияли на рост звезд, но и создавали условия для формирования звездных скоплений. Исследование под названием «Магнитные п
Оглавление
На этом концептуальном изображении художник изобразил молодой звездный объект, окруженный вращающимся аккреционным диском. Такие диски состоят из газа и пыли, которые постепенно притягиваются к звезде, способствуя ее росту. Иллюстрация создана при поддержке NASA/JPL-Caltech.
На этом концептуальном изображении художник изобразил молодой звездный объект, окруженный вращающимся аккреционным диском. Такие диски состоят из газа и пыли, которые постепенно притягиваются к звезде, способствуя ее росту. Иллюстрация создана при поддержке NASA/JPL-Caltech.

Звезды населения III: гиганты, которые изменили Вселенную

Звездообразование в ранней Вселенной было процессом, наполненным энергией и тайнами. Звезды населения III, как их называют ученые, были настоящими гигантами — массивными, невероятно яркими, но живущими короткую жизнь. Многие из них завершали свое существование грандиозными взрывами, известными как первичные сверхновые. Однако даже эти космические монстры не могли расти вечно. Почему? Ответ кроется в их магнитных полях и других малоизвестных фактах, которые только начинают открываться ученым.

Обратная связь и магнитные поля: как они ограничивают рост звезд

В современной Вселенной звездообразование сопровождается явлением, известным как протозвездная радиационная обратная связь. Молодые звезды, набирая массу, испускают мощное излучение, которое рассеивает окружающий газ, необходимый для их дальнейшего роста. Но, как показывают последние исследования, для звезд населения III ключевую роль играли их магнитные поля. Эти поля не только влияли на рост звезд, но и создавали условия для формирования звездных скоплений.

Новые открытия: магнитные поля как главный ограничитель

Исследование под названием «Магнитные поля ограничивают массу звезд населения III еще до начала обратной связи протозвездного излучения», проведенное астрофизиком Пиюшем Шардой из Лейденской обсерватории, проливает свет на этот процесс. Ученые использовали сложные симуляции, чтобы понять, как магнитные поля влияли на рост первых звезд. Результаты оказались поразительными: магнитные поля ограничивали массу звезд до 65 масс Солнца, в то время как без их учета звезды могли бы достигать 120 солнечных масс.

Как формировались звезды населения III: от гипотезы к реальности

Звезды населения III до сих пор остаются гипотетическими объектами, но их существование критически важно для понимания эволюции Вселенной. Если они действительно существовали, то именно они стали источником первых тяжелых элементов, которые позже распространились по космосу. Однако моделирование их формирования всегда было сложной задачей. Магнитные поля, гравитация и радиационная обратная связь — все эти факторы взаимодействовали друг с другом, создавая уникальные условия для роста звезд.

Гравитация против магнитных полей: космическая битва

По мере того как молодые звезды набирали массу, их гравитационная сила увеличивалась, притягивая все больше материала. Однако магнитные поля действовали как противовес, замедляя этот процесс. Это противостояние гравитации и магнитных полей происходило еще до того, как включалась радиационная обратная связь. В результате звезды не могли расти бесконечно, что и объясняет их ограниченные размеры.

На иллюстрации из исследования представлены результаты четырех типов моделирования: HD (гидродинамическое), MHD (магнитогидродинамическое), RHD (радиационно-гидродинамическое с учетом ионизирующего и диссоциирующего излучения) и RMHD (радиационно-магнитогидродинамическое). Каждая панель отражает состояние системы через 5000 лет после образования первых звезд. Белые точки обозначают расположение звезд III. Авторы: Sharda et al., 2025.г.
На иллюстрации из исследования представлены результаты четырех типов моделирования: HD (гидродинамическое), MHD (магнитогидродинамическое), RHD (радиационно-гидродинамическое с учетом ионизирующего и диссоциирующего излучения) и RMHD (радиационно-магнитогидродинамическое). Каждая панель отражает состояние системы через 5000 лет после образования первых звезд. Белые точки обозначают расположение звезд III. Авторы: Sharda et al., 2025.г.

Малоизвестные факты о звездах населения III

1. Звезды населения III могли формировать скопления. В отличие от современных звезд, которые часто рождаются поодиночке, первые звезды, вероятно, формировались группами. Это связано с фрагментацией облаков газа под действием магнитных полей.

2. Они могли быть источником первых черных дыр. Некоторые ученые предполагают, что массивные звезды населения III, завершая свою жизнь взрывами, оставляли после себя черные дыры, которые позже стали центрами галактик.

3. Их свет мог ионизировать Вселенную. Мощное излучение этих звезд, возможно, сыграло ключевую роль в эпоху реионизации, когда Вселенная стала прозрачной для света.

На изображении представлены ключевые данные моделирования, демонстрирующие массу, сосредоточенную в диске радиусом 500 астрономических единиц и высотой 50 а.е. (относительно средней плоскости) вокруг наиболее массивной звезды. «Магнитные поля препятствуют гравитационному коллапсу, что приводит к сокращению массы, доступной для аккреции на центральную звезду в моделях MHD и RMHD», — поясняют исследователи. Источник: arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2501.12734.
На изображении представлены ключевые данные моделирования, демонстрирующие массу, сосредоточенную в диске радиусом 500 астрономических единиц и высотой 50 а.е. (относительно средней плоскости) вокруг наиболее массивной звезды. «Магнитные поля препятствуют гравитационному коллапсу, что приводит к сокращению массы, доступной для аккреции на центральную звезду в моделях MHD и RMHD», — поясняют исследователи. Источник: arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2501.12734.

Заключение: почему звезды населения III так важны?

Хотя звезды населения III остаются гипотетическими, их существование является краеугольным камнем современной космологии. Если бы их не было, наше понимание Вселенной было бы неполным. Магнитные поля, гравитация и радиационная обратная связь — все эти факторы работали вместе, чтобы ограничить рост первых звезд. И хотя их эпоха давно прошла, их наследие продолжает влиять на космос, который мы видим сегодня.

«Радиационная обратная связь и магнитные поля — это два ключевых механизма, которые остановили рост звезд населения III», — заключают авторы исследования. Их работа открывает новые горизонты для понимания того, как формировались первые звезды и как они повлияли на эволюцию Вселенной.

По материалам Эван Гоф, Universe Today