Main menu:

Рождение массивных звезд

Гипотеза, предполагающая, что микроволновое фоновое излучение представляет собой термализованный светЗвезды звезд, более чувствительна к проверке наблюдениями, чем гипотеза первичного огненного шара, поскольку из нее вытекает больше доступных проверке следствий. Остановимся на некоторых из этих следствий и посмотрим, как они согласуются с результатами наблюдений.

Фоновое излучение должно быть обусловлено образовавшимися на ранних этапах звездами, массы которых превышали бы массу Солнца в 10-15 раз.

Звезды, породившие Большую вспышку, должны иметь время жизни того же порядка. Звезды, которые живут меньше, должны были сжечь водород гораздо быстрее и потому не смогли обеспечить количество излучения, достаточное для того, чтобы объяснить наблюдаемую ныне плотность энергии фонового излучения. Более долгоживущие звезды должны были излучить большую часть своей энергии в тот период, когда плотность пыли была не настолько велика, чтобы термализовать свет. Из теории звездной эволюции следует, что звезды с временем жизни порядка 10 млн. лет должны иметь массу порядка 10-15 Мс.

Из этого утверждения вытекают два доступных проверке следствия. Специалисты в области теории звездной эволюции рассчитали содержание тяжелых элементов, синтезируемых в массивных звездах. Оказалось, что оно существенным образом зависит от массы звезды. Зная относительное содержание тяжелых элементов в Солнце и близких к нему звездах, можно оценить массу звезд, в которых должен был синтезироваться соответствующий набор элементов: она получается равной 10-15 Мс. В звездах, как более массивных, так и менее массивных, также происходит синтез тяжелых элементов, но в другой пропорции. Таким образом, предположение о том, что микроволновое фоновое излучение обусловлено термализйцией света звезд, правильно предсказывает относительную распространенность тяжелых элементов. Эта гипотеза также согласуется с наблюдениями в том отношении, что относительное содержание элементов тяжелее гелия должно быть одинаковым во всех звездах, подобных Солнцу, в недрах которых синтезируются тяжелые элементы.

Элементы тяжелее гелия (а возможно, и сам гелий) были синтезированы в массивных звездах задолго до того, как началось образование галактик.

Это предсказание резко расходится с изложенными ниже и широко распространенными представлениями об эволюции нашей звездной системы - Галактики. Принято считать, что Протогалактика представляла собой бесструктурное газовое облако, состоящее из водорода и гелия. На протяжении последующих 100 млн. лет это облако сжималось, постепенно превращаясь в диск в котором началась конденсация звезд. Тяжелые элементы синтезировались в недрах массивных звезд, которые в конце своей жизни взрывались, выбрасывая обогащенный тяжелыми элементами газ в межзвездную среду. Звезды следующих поколений конденсировались уже из обогащенного тяжелыми элементами межзвездного газа. В наиболее массивных из них повторялся тот же цикл, в результате чего они продолжали насыщать межзвездный газ тяжелыми элементами. Таким образом, звезды каждого последующего поколения оказывались все более богатыми тяжелыми элементами.

В начале 70-х годов XX века появилась возможность сопоставить приведенные выше рассуждения со статистическими данными, полученными из анализа спектров относительно близких звезд галактического диска. Оказалось, что изложенная теория образования тяжелых элементов вообще не согласуется с наблюдательными данными. К тому же она предсказывала слишком большой процент звезд с низким содержанием тяжелых элементов. Исследователи химической эволюции Галактики теперь признают, что значительная доля тяжелых элементов была синтезирована в массивных звездах, образовавшихся на ранних этапах эволюции Вселенной, что согласуется с обсуждаемой нами гипотезой.