Книга Бытия. Общая история происхождения

Первые звезды, которые засияли во Вселенной через двести миллионов лет после Большого взрыва, были совершенно особенными. Считается, что они были гигантскими, в сто или двести раз больше Солнца, и по этой причине их называют мегазвездами. Они образовались во мраке темных веков, и потребовались десятки миллионов лет, чтобы накопить нужное количество водорода. Открыта охота за теми из них, чей свет все еще доходит до нас из самых удаленных уголков Вселенной, но результатов она пока не дала.

После рекомбинации обычное вещество Вселенной будет состоять из атомов, поэтому оно электрически нейтрально и продолжает остывать. Гравитация медленно собирает его вокруг узлов с наивысшей плотностью темной материи, окутывающей огромное облако газа. Неоднородности развиваются в областях с наиболее интенсивной гравитацией, из-за чего формируются все более внушительные скопления вещества.

Первые звезды не рождаются изолированно, они скучены в более или менее многочисленные группы, организующие большие семейства. Такое локально неоднородное пространственное распределение отразится на последующем формировании галактик.

Мегазвезды сильно отличаются от нынешних звезд не только размерами, но и тем, что состоят исключительно из водорода и гелия. Они полностью лишены более тяжелых элементов просто потому, что те еще не сформировались. Синтез ядер углерода, азота и кислорода, которые будут незаменимыми компонентами для рождения и эволюции более сложных образований, таких как галактики и планеты, будет происходить только в самых внутренних слоях этих новых звезд.

В карликах вроде Солнца, отпрыска длинной череды поколений первых звезд, эти элементы присутствуют, но не принимают заметного участия в ядерных процессах – там преобладает протон-протонная цепочка. И наоборот, в звездах более массивных, чем Солнце, внутри которых давление и температура могут быть гораздо более высокими, есть возможности и для других реакций термоядерного синтеза, с участием более тяжелых элементов. В частности, при достаточно высоких температурах ядра углерода, азота и кислорода могут выступать в качестве катализаторов водородного синтеза, повышая его эффективность. Именно по этой причине размер самых массивных звезд в современной Вселенной оказывается ограниченным. Если масса звезды превышает массу Солнца более чем в сто пятьдесят раз, ядерные реакции по цепочке от углерода до азота и затем кислорода будут идти с такой скоростью, что звезда быстро разрушится.

Однако это ограничение не распространяется на мегазвезды: скорость одного только протон-протонного цикла позволяет создавать монстров с массой, превышающей даже триста солнечных. Однако чем больше размер звезды, тем быстрее расходуется топливо. К звездам применим принцип “чем меньше, тем красивее” в том смысле, что маленький размер дает значительные преимущества. Солнце может медленно гореть в течение миллиардов лет, в то время как сверхгиганты, которые смотрят на него сверху вниз из-за его размеров, проживут очень короткую жизнь, не более миллиона лет.

Первые звезды-гиганты, зажегшиеся в ранней Вселенной через двести миллионов лет после Большого взрыва, были внушительными, чрезвычайно яркими, но жизнь их была короткой. Своим светом они положили конец темным векам в истории Вселенной, но существование их было эфемерно, как у весенних светлячков.

Мегазвезды сменяют друг друга, поколение за поколением, и каждая, достигая своего конца, взрывается, рассеивая вокруг вещество в новых формах, выплавленных в ее огромном ядерном тигле. Таким образом Вселенная обогащается все новыми элементами: появляются углерод, кислород и азот, а потом и другие, все более тяжелые элементы, которые в свою очередь изменят ядерные реакции в звездах следующего поколения. И теперь вещество, рассеянное в космосе мегазвездами, вынудит новые звезды быть менее крупными и менее яркими, чем их гигантские предки, зато они будут дольше жить и давать дорогу более сложным процессам и трансформациям, требующим все большего и большего времени.

Подобно крупным рептилиям юрского периода, уступившим более мелким и более подвижным млекопитающим, мегазвезды за несколько сотен миллионов лет вымерли, дав начало новым поколениям звезд, меньшего размера, но лучше приспособленным для выживания.