Астрономы находят звезды, которые старше Вселенной. Как такое возможно?
Прочитав заголовок, вы наверняка подумали, что что-то здесь не так. Но что — звезда, Вселенная или что-то еще? Если вы знаете, как работают звезды, вы можете взять одну из них, изучить ее физические свойства и узнать, когда она должна была появиться. Звезды проходят через множество изменений по мере старения: их радиус, светимость и температура меняются по мере выжигания топлива. Но срок жизни звезды, в общем-то, зависит только от двух свойств, с которыми она рождается: масса и металличность, то есть количество присутствующих в ней элементов тяжелее водорода и гелия.
Во вселенной есть звезды, старше, чем она сама.
Самые старые звезды, которые мы нашли во Вселенной, практически нетронуты и почти на 100% состоят из водорода и гелия, оставшихся от Большого Взрыва. Им может быть и по 13 миллиардов лет, а самой старой — 14,5 миллиарда лет.
И это большая проблема, потому что самой Вселенной всего 13,8 миллиарда лет, отмечает Этан Сигел с Medium.com.
В космосе бесконечное число звзд.
Подписывайтесь на наш канал в Яндекс Дзен. Там можно найти много всего интересного, чего нет даже на нашем сайте.
Звезды, которая старше самой Вселенной, быть не может; иначе она существовала бы задолго до Большого Взрыва. Но ведь Большой Взрыв стал источником появления известной нам Вселенной, из которого вышла вся материя, энергия, нейтрино, фотоны, антиматерия, темная материя и даже темная энергия. Все, что содержится в нашей наблюдаемой Вселенной, началось с этого события, и все, с чем мы имеем дело сегодня, можно проследить до этого момента. Поэтому простейшее объяснение, что звезды могли появиться до самой Вселенной, должно быть исключено.
Схема наблюдения за космосом
- дефекты плотности и температуры в космическом микроволновом фоне, послесвечении Большого Взрыва;
- кластеризацию звезд и галактик в настоящее время и на миллиарды световых лет от нас;
- скорость хабблова расширения ткани Вселенной;
- историю звездообразования и галактической эволюции;
а также многие другие источники, мы получаем весьма последовательную картину Вселенной. Она состоит на 68% из темной энергии, на 27% из темной материи, на 4,9% из обычной материи, на 0,1% нейтрино, на 0,01% из излучения и ей около 13,8 миллиарда лет. Неопределенность возраста Вселенной колеблется в пределах 100 миллионов лет, так что хотя Вселенная, безусловно, может быть на сотню миллионов лет моложе или старше, 14,5 миллиарда лет она наберет вряд ли.
Звездное небо до сих пор мало изучено.
Остается только одна разумная возможность: видимо, мы неправильно оцениваем возраст звезд. Мы подробно изучили сотни миллионов звезд на разных этапах их жизней. Мы знаем, как звезды образуются и при каких условиях; знаем, когда и как они зажигают ядерный синтез; знаем, как долго продолжаются различные стадии синтеза и насколько они эффективны; знаем, сколько они живут и как умирают, разные типы с разными массами. Если коротко, астрономия — серьезная наука, особенно если говорить про звезды. В целом самые старые звезды отличаются относительно низкой массой (менее массивны, чем наше Солнце), содержат мало металлов (элементов, помимо водорода и гелия) и могут быть старше самой галактики.
Их просто немерянно
Чтобы не пропустить ничего интересного из мира высоких технологий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram. Там вы узнаете много нового.
Многие из них находятся в шаровых скоплениях, которые, и это точно, содержат звезды по 12 миллиардов или, в редких случаях, даже по 13 миллиардов лет. Поколение назад люди утверждали, что этим кластерам — 14-16 миллиардов лет, чем создавали напряжение в устоявшихся космологических моделях, но постепенно улучшение понимания звездной эволюции привело эти числа в соответствии с нормой. Мы разработали более продвинутые методы, улучшающие наши наблюдательные способности: путем измерения не только содержания углерода, кислорода или железа в этих звездах, но и с использованием радиоактивного распада урана и тория. Мы можем напрямую определять возраст отдельных звезд.
Вот эта маленькая точка.
В 2007 году мы сумели измерить звезду HE 1523-0901, которая составляет 80% массы Солнца, содержит всего 0,1% солнечного железа и, как полагают, возрастом 13,2 миллиарда лет, если судить по ее обилию радиоактивных элементов. В 2015 году вблизи центра Млечного Пути было выявлено девять звезд, которые сформировались 13,5 миллиарда лет назад: всего через 300 000 000 лет после Большого Взрыва. «Эти звезды сформировались до Млечного Пути и галактика сформировалась вокруг них», говорит Луис Хоувс, сооткрыватель этих древних реликтов. По сути, одна из этих девяти звезд имеет меньше 0,001% солнечного железа; именно этот тип звезд будет искать космический телескоп Джеймса Вебба, когда начнет работать в октябре 2018 года.
Самой поразительной звездой из всех является HD 140283, неофициально прозванная звездой Мафусаила. Она всего в 190 световых годах от нас, и мы можем измерить ее яркость, температуру поверхности и состав; мы также можем увидеть, что она только начинает развиваться в фазе субгиганта, чтобы стать впоследствии красным гигантом. Эти фрагменты информации позволяют нам вывести хорошо обозначенный возраст звезды, и результат как минимум вызывает беспокойство: 14,46 миллиарда лет. Некоторые свойства звезды, вроде содержания железа в 0,4% от солнечного, говорят, что звезда старая, но не старейшая из всех. И несмотря на возможную погрешность в 800 миллионов лет, Мафусаил все-таки создает определенный конфликт между максимальным возрастом звезд и возрастом Вселенной.
Звездное небо на Земле.
Заходите в наш специальный Telegram-чат. Там всегда есть с кем обсудить новости из мира высоких технологий.
Сегодня очевидно, что в прошлом с этой звездой могло произойти нечто, чего мы пока не знаем сегодня. Может быть, она родилась более массивной и каким-то образом лишилась внешних слоев. Может быть, звезда поглотила немного вещества позже, которое изменило ее содержание тяжелых элементов, смутив наши наблюдения. Может быть, мы просто плохо понимаем фазу субгиганта в звездной эволюции древних звезд с низкой металличностью. Постепенно мы выведем верную форму или рассчитаем возраст древнейших звезд.
Но если мы окажемся правы, перед нами возникнет серьезная проблема. В нашей Вселенной не может существовать звезды, которая будет старше самой Вселенной. Либо что-то не так с оценкой возраста этих звезд, либо что-то не так с оценкой возраста Вселенной. Либо что-то еще, чего мы пока вообще не понимаем. Это отличный шанс подвинуть науку в новом направлении.
Новости, статьи и анонсы публикаций
Свободное общение и обсуждение материалов
Однажды физик Энрико Ферми задался вопросом: где все? Или, если точнее, «где все инопланетяне?». Так возник парадокс Ферми. Когда мы оцениваем размер Вселенн…
Если вы думали, что все ограничивается тем, что мы нашли за космическим горизонтом, готовьтесь передумать.
«Трудно построить модели инфляции, которые не п…
Во Вселенной существуют миллиарды звезд, но невооруженным взглядом мы можем увидеть только около 5 000 из них. Помимо звезд, в безоблачную погоду мы отчетлив…
Источник
Самая старая звезда во Вселенной
Вы никогда не задавались вопросом, какая самая старая звезда во Вселенной? Возраст Вселенной оценивается примерно в 13.8 миллиардов лет, плюс-минус несколько миллионов. Большинство звезд могут существовать несколько миллиардов лет, после чего заканчивают свой жизненный путь разными способами.
Некоторые взрываются новыми или сверхновыми, сжимаясь до белого карлика. Другие коллапсируют в нейтронные звёзды или в черные дыры. Вариантов много, и в итоге смерть каждой звезды порождает строительный материал для образования другой, молодой, которая тоже будет светить миллиарды или миллионы лет, чтобы потом тоже обратиться в облако газа.
Среди всех звёзд, которые мы можем видеть на небе невооруженным глазом, нет ни одной, которая существует с момента появления Млечного Пути, не то что самой Вселенной. Все они – потомки первых звёзд, которых уже нет.
Наше Солнце появилось 4.5 миллиардов лет назад – очень давно. Но вещество, из которого оно образовалось, как и все планеты Солнечной системы, и даже мы сами – всего лишь остатки какой-то погибшей звезды, которая, возможно, тоже до этого светила миллиарды лет и имела собственные планеты.
Ученые умеют определять возраст звезд, и обследовали немало их в доступном пространстве. Так какая же из них самая старая, может ли она состязаться с возрастом самой Вселенной?
Звезда HE 1523-0901
Этот красный гигант находится в созвездии Весов, в 7500 световых годах от нас. Дает света в 164 раза больше, чем Солнце, хотя на 20% легче его. Но красные гиганты имеют гораздо меньшую плотность, поэтому имеют гораздо большую поверхность, из-за чего и света излучают в целом больше. Кстати, яркость HE 1523-0901 составляет 11.1m, так что эту звезду можно попробовать отыскать в телескоп.
Главное отличие этой звезды – её возраст, который ученые измерили еще в 2007 году. Он оказался равным 13.2 миллиардов лет, всего на полмиллиарда меньше возраста Вселенной! Это явный рекордсмен и долгожитель!
Но погрешность измерений составила 0.7 миллиардов лет, а это очень много, поэтому этот кандидат, вероятно, не самый старый. Хотя уважение, несомненно, вызывает.
Звезда HD 140283
Этот субгигант тоже находится в созвездии Весов, и до него практически рукой подать – всего 190 световых лет. Эта звезда даже получила название «Мафусаил», по имени мифического долгожителя. Кстати, это же имя носит самая древняя планета, возраст которой оценивается в 12.7 миллиардов лет.
Звезда HD 140283 — вид на фоне одной из планет, если они у нее есть. Изображение из программы Space Engine.
Так вот, возраст звезды HD 140283 ученые оценили в 13.3 миллиардов лет, то есть она старше предыдущего кандидата. Она образовалась во времена, когда в космосе не было железа и других тяжелых элементов – они вырабатываются в звездах. Поэтому в составе звезды таких элементов крайне мало. Кроме того, и свой водород она почти потратила, и сейчас её яркость снижается. Звезда приближается к жизненному финишу.
Кстати, яркость этой старой звезды составляет 7.2m, так что её не видно невооруженным глазом, но легко можно обнаружить в бинокль, а тем более в любой телескоп.
Самая старая звезда во Вселенной — SMSS J031300.36-670839
Ученые Австралийского национального университета с помощью телескопа SkyMapper сделали это открытие в 2014 году. Их имена — Стефан Келлер и Майк Бессель.
Именно эти ученые открыли самую старую звезду во Вселенной, с обозначением SMSS J031300.36-670839.3. Её возраст – 13.7 миллиардов лет, то есть практически как у Вселенной! Хотя, конечно, он немного меньше, примерно на 70 миллионов лет. Расстояние до неё – 6000 световых лет.
Между тем, это тоже звезда не первого, а второго поколения. Она образовалась, видимо, из газового облака, которое осталось после первой звезды, существовавшей именно в те самые 70 миллионов лет. Теперь ученые считают, что звезды первого поколения были очень недолговечны и мощны, как современные.
Это можно понять, ведь сразу после Большого Взрыва практически не было никаких химических элементов, а из одного водорода вряд ли получится что-то нормальное. Все современные химические элементы получились в результате термоядерных реакций в недрах звезд. Поэтому новые поколения имели гораздо более разнообразный состав, по мере гибели предыдущих поколений и насыщения межзвездного пространства разными элементами.
К сожалению, на территории России самая старая звезда во Вселенной недоступна для наблюдений – она расположена в созвездии Южная Гидра, а оно видимо только в южном полушарии. Кроме того, её яркость составляет 14.7m, то есть доступна только мощным телескопам, которые есть далеко не у всех любителей астрономии.
Обратите внимание – все три звезды из нашего списка находятся в нашей галактике Млечный Путь, притом сравнительно близко. Возможно, где-нибудь дальше их сотни или тысячи. Мы ведь пока можем детально изучать только ближайшую часть нашей галактики, да и в ней еще много неизведанного и неизученного.
Источник
Мафусаил – старейшая во Вселенной звезда или её предшественница?
В 2000 году, исследователи определили возраст HD 140283 при помощи «Гиппаркоса» — спутника Европейского космического агентства (ESA). Аппарат установил, что звезда появилась более чем 16 миллиардов лет назад. Этот показатель невероятен, поскольку возраст Вселенной, по словам Говарда Бонда, астронома пенсильванского Университета, составляет 13,8 миллиардов лет и получен на основании реликтового электромагнитного излучения. Если принять показатели «Гиппаркоса» за истинные, встаёт вопрос — как звезда может быть старше Вселенной?
Мафусаи́л (Мефусалаг, Метуше́лах, Матушлах), именем которого названа звезда, согласно Книге Бытия был одним из праотцов человечества и предком Ноя. Он является старейшим человеком, указанным в Библии — Мафусаил дожил до 969 лет, а своего сына зачал на 187 году жизни. Имя стало нарицательным для обозначения долгожителя — «мафусиалов век».
Одноимённая звезда состоит в основном из водорода и гелия, а также содержит ничтожное количество металлов. Её состав говорит нам о том, что появление космического тела должно было предшествовать распространению железа. Однако это исследование приводит к парадоксу — Мафусаил старше окружающей его среды более чем на 2 миллиарда лет! Разумеется, это попросту невозможно.
Говард Бонд с коллегами собрали более 11 рядов наблюдений с 2003 по 2011 годы для подтверждения первоначальных данных по возрасту звезды. Информация была получена с телескопа «Хаббл» и его датчиков системы точного наведения, записывающих положение, выделение энергии и расстояние до звёзд. При помощи данных параллакса, спектроскопии и фотометрии можно с большей точностью определить возраст тела.
Видимая звёздная величина — это мера яркости небесного тела (звезды, галактики или даже планеты) с точки зрения земного наблюдателя. Абсолютная звёздная величина в свою очередь характеризует светимость астрономического тела — этот показатель имеет разные определения для разных типов изучаемых объектов. Например, для звёзд она определяется как видимая звёздная величина объекта, если бы он был расположен на расстоянии 10 парсек от наблюдателя.
Другими важными элементами изучения Мафусаила, по словам Бонда, были эффект параллакса и анализ количества кислорода в звезде. Спустя полгода его команда «омолодила» светило до 14,46 миллиарда лет, что всё ещё больше возраста Вселенной.
Исследование 2014 года вновь уменьшило возраст звезды, на сей раз до 14,27 млрд лет. По словам Говарда Бонда, если учитывать все неопределённости, погрешность составит около 700 или 800 миллионов лет. Из этого следует, что возраст звезды вписывается в рамки 13,8 млрд лет, тем самым разрешая конфликт «звезды, появившейся раньше Вселенной». Учёный убеждён, что это одно из убедительных доказательств теории Большого взрыва.
Тем не менее не все сомнения развеяны — многие исследователи полагают, что Вселенная может быть моложе 13,8 миллиарда лет. Например, согласно данным «Планка» — космического телескопа ESA — о космическом излучении, Вселенной может быть лишь 11,4 млрд лет. Одним из исследователей является Адам Рисс — нобелевский лауреат из балтиморского Института исследований космоса с помощью космического телескопа (STScI).
Выводы основаны на идее расширяющейся Вселенной, выдвинутой Эдвином Хабблом в 1929 году. Команда «Планка» определила скорость расширения как 67,4 километра в мегапарсек (Мпк), однако последние исследования констатируют, что фактическая скорость расширения на 10% выше и равна 73-74 км/Мпк. Исходя из этих данных следует, что Вселенной не более 12,7 млрд лет, что вновь свидетельствует о том, что HD 140283 «Мафусаил» старше среды его «обитания».
По словам Мэтьюза, нынешний «парадокс возрастов» произрастает из изменения тёмной энергии и скорости ускорения с течением времени. Данный парадокс может быть разрешён благодаря новым исследованиям гравитационных волн, однако и здесь есть загвоздка — сами волны были обнаружены лишь в 2015 году.
Несмотря на сложность выполнения данной задачи, прорыв может быть сделан в ближайшее десятилетие. Астрофизик нью-йоркского Института Flatiron Стивен Фини заявил, что можно собрать данные о столкновениях пар нейтронных звёзд — для этого нужно использовать электромагнитный спектр для определения скорости их движения относительно Земли. Далее требуется анализ возникающих гравитационных волн для определения расстояния. Совокупность полученных данных даст наиточнейшую постоянную Хаббла.
Источник