В астрономии есть объекты, которые не просто удивляют — они ломают интуицию. Не потому, что противоречат физике напрямую, а потому что стоят на самой границе наших измерений, моделей и допущений. Звезда HD 140283, более известная под прозвищем «звезда Мафусаила», — как раз такой случай.
По оценкам, её возраст составляет около 14–14,5 миллиардов лет, в то время как возраст Вселенной — 13,8 миллиарда лет. Формально получается, что звезда старше самого пространства, в котором она существует. Очевидно, что здесь что-то не сходится. Но что именно?
Кто ты такая, HD 140283?
HD 140283 — это не экзотический объект вроде нейтронной звезды или чёрной дыры. Наоборот, она выглядит почти скромно: находится в нашей галактике, примерно в 190 световых годах от Земли, относится к классу субгигантов, светит слабее Солнца, не взрывается, не пульсирует, не излучает гамма-всплески. В общем, стандартная звезда почти по всем показателям, если бы не одно «но».
Её химический состав. HD 140283 — чрезвычайно бедная металлами звезда. В астрономии «металлы» — это всё тяжелее водорода и гелия. И вот их у неё почти нет. Это сразу говорит о важном: звезда сформировалась до того, как Вселенная успела насытиться тяжёлыми элементами. А значит — очень рано, почти в самом начале космической истории.
Почему возраст звёзд вообще можно измерить?
Здесь важно сделать шаг назад. Возраст звезды — это не «угадайка». Он определяется через светимость, температуру, химический состав, положение на диаграмме Герцшпрунга—Рассела, точные расстояния (параллакс).
HD 140283 — одна из самых хорошо измеренных звёзд своего класса. Особенно после того, как телескоп Hubble уточнил расстояние до неё с высокой точностью. Именно после этого пересчёта и возник парадокс: чем точнее измеряли параметры — тем старше получалась звезда.
Откуда взялась фраза «старше Вселенной»?
Ключевой момент: это не точное число, а диапазон. Возраст HD 140283 оценивается примерно как14,27 ± 0,8 млрд лет, то есть нижняя граница — около 13,5 млрд лет, верхняя — больше 15 млрд. Возраст Вселенной 13,8 ± 0,02 млрд лет. Формально диапазоны пересекаются, но центральные значения выглядят пугающе. И именно это породило заголовки в духе "Звезда старше Вселенной".
Почему это не значит, что Вселенная моложе?
Потому что возраст Вселенной определяется совершенно другим способом.
Основные источники:
Реликтовое излучение — «эхо» Большого взрыва, измеренное с колоссальной точностью (WMAP, Planck).
Скорость расширения Вселенной — постоянная Хаббла.
Модели космологической эволюции — ΛCDM (тёмная энергия + тёмная материя).
Эти методы независимы от звездной астрофизики. И все они сходятся на 13,8 млрд лет с поразительной точностью. Чтобы «сдвинуть» возраст Вселенной под HD 140283, пришлось бы переписать всю космологию целиком.
Тогда в чём проблема?
Проблема — в моделях эволюции звёзд, особенно очень древних. Есть несколько тонких моментов:
1. Ядерные реакции в ранних звёздах. Мы знаем их хорошо — но не идеально.
Малейшие изменения в скорости термоядерных реакций меняют расчёт возраста на сотни миллионов лет.
2. Начальный химический состав. HD 140283 сформировалась из вещества, которое почти не содержит тяжёлых элементов. Такие условия плохо представлены в современных моделях.
3. Потеря массы со временем. Даже слабая, но длительная потеря массы может искажать оценку возраста.
И всё это работает в одну сторону — слегка «состаривает» звезду.
Даже если принять нижнюю границу оценок, HD 140283 всё равно старше большинства галактик, сформировалась до появления диска Млечного Пути,
является прямым свидетелем эпохи, когда не существовало планет земного типа, не было кислорода, не было сложной химии.
Эта звезда — живой артефакт эпохи сразу после Большого взрыва.
А были ли звёзды ещё старше? Да. Но мы их не видим. Самые первые звёзды — так называемые звёзды населения III, состояли почти полностью из водорода и гелия, были очень массивными, жили всего несколько миллионов лет, давно взорвались сверхновыми.
HD 140283 — потомок той эпохи, но редкий случай, когда звезда пережила почти всю историю Вселенной. Почему это важно не только для астрономов?
Потому что такие объекты — это проверка реальности наших теорий. HD 140283 не ломает физику, она подсказывает, где именно наши модели становятся слишком грубыми.
Не одна такая: другие древнейшие объекты Вселенной
HD 140283 часто называют уникальной, но на самом деле она — самая известная, а не единственная. Просто именно в её случае мы имеем редкое совпадение факторов: близость, точные измерения и вызывающе большой возраст. Если взглянуть шире, Вселенная хранит целую галерею объектов, которые выглядят так, будто они появились слишком рано.
Древнейшие звёзды Гало Млечного Пути
Вокруг нашей галактики существует так называемое галактическое гало — сферическая область, населённая крайне старыми звёздами. Многие из них
бедны металлами сильнее, чем Солнце в тысячи раз, имеют орбиты, не совпадающие с плоскостью галактики, сформировались ещё до окончательной сборки Млечного Пути.
Некоторые кандидаты оцениваются в 13,2–13,6 млрд лет, то есть почти ровесники Вселенной. Просто ни у одной из них пока нет такой же точности измерений, как у HD 140283.
Глобулярные скопления
Глобулярные скопления — это плотные шарообразные группы из сотен тысяч звёзд. Многие из них имеют возраст 12,5–13,4 млрд лет. Что это значит? Они появились до того, как галактики приобрели современные формы. Фактически, это строительные блоки будущих галактик. Некоторые скопления, вроде M92 или NGC 6397, долгое время тоже «конфликтовали» с возрастом Вселенной, пока уточнение моделей не сняло напряжение.
Самые древние галактики
Телескоп James Webb добавил масла в огонь. Он обнаружил галактики, которые
существовали уже через 300–400 млн лет после Большого взрыва, имели неожиданно большую массу, выглядели слишком «зрелыми» для своего возраста. Это не нарушение законов физики, но это прямой вызов нашим представлениям о том, как быстро могла структурироваться материя в ранней Вселенной.
Звезда Мафусаила — лишь один пример.
Астрофизика регулярно сталкивается с объектами, которые не должны существовать в рамках текущих моделей — и тем не менее существуют, например:
Чёрные дыры. Одна из самых острых проблем современной космологии.
Мы наблюдаем сверхмассивные чёрные дыры массой в миллиарды солнечных,
существующие менее чем через 700 млн лет после Большого взрыва. Проблема проста: по стандартным моделям они не успевают вырасти за такое время. Это привело к гипотезам прямого коллапса гигантских облаков газа, первичных чёрных дыр, ускоренного роста в экстремальных условиях ранней Вселенной.
Ни одна из моделей пока не признана окончательной.
Магнетары: нейтронные звёзды с магнитным полем в триллионы раз сильнее земного. Парадокс в том, что такие поля не должны быть стабильными, они рвут материю на атомном уровне. Теоретически должны разрушать саму структуру звезды И всё же магнетары существуют. Более того — они вспыхивают, трескаются и переживают «звёздные землетрясения». Это пример того, как природа спокойно заходит за границы наших расчётов.
Космические лучи запредельных энергий. Иногда Землю достигают частицы с энергией, которую невозможно объяснить. Они превосходят возможности известных астрофизических ускорителей, их источники неизвестны. По идее, они должны терять энергию при движении через космос, и тем не менее мы их регистрируем. Их называют частицами «Бога», потому что если бы они были ускорены искусственно, это потребовало бы энергии звезды.
Объекты, которые исчезают. Есть звёзды, которые внезапно пропадают,
не оставляют сверхновых, словно «проваливаются». Вероятное объяснение — прямой коллапс в чёрную дыру, но таких событий больше, чем предсказывают модели.
Все эти «невозможные» объекты не разрушают астрофизику. Они делают её живой наукой, а не закрытым учебником. История HD 140283 — идеальный пример: сначала — парадокс, затем — уточнение измерений, потом — улучшение моделей, и в итоге — более глубокое понимание Вселенной.
Каждый такой объект — это не ошибка, а точка роста знаний.
Эпилог
Звезда Мафусаила не старше Вселенной. Но она достаточно древняя, чтобы заставить нас усомниться в том, насколько хорошо мы понимаем раннюю космическую историю. Она горела тогда, когда Вселенная только начинала остывать, галактики ещё не приняли привычную форму, химия жизни даже не была возможна. И она горит до сих пор — спокойно, без вспышек, без драмы,
как напоминание о том, что космос гораздо старше, глубже и сложнее, чем нам иногда кажется.
Я регулярно пишу о космосе, науке и границах нашего понимания. Подписывайтесь на канал, если это вам близко. Это мотивирует меня писать чаще и больше