Десятилетиями астрономы гадали, какими были самые первые звёзды во Вселенной. Эти звёзды создавали новые химические элементы, обогащая пространство и позволяя следующим поколениям звёзд формировать первые планеты.

Первые звёзды состояли из чистого водорода и гелия и были невероятно массивными — в сотни и тысячи раз тяжелее Солнца и в миллионы раз ярче. Их короткие жизни завершались колоссальными взрывами — сверхновыми. У них не было ни времени, ни сырья для образования планет, и сегодня они уже не должны существовать в наблюдаемой Вселенной.

По крайней мере, так считалось раньше.

Два исследования, опубликованные в первой половине 2025 года, предполагают, что коллапсирующие газовые облака в ранней Вселенной могли формировать и маломассивные звёзды. В первой работе использовалось компьютерное моделирование турбулентности в облаках, приводящей к фрагментации на меньшие сгустки, способные рождать звёзды. Во втором исследовании эксперименты в лаборатории показали, что молекулярный водород (H₂), критически важный для звездообразования, мог формироваться раньше и в больших количествах благодаря неожиданному катализатору — иону гидрида гелия (HeH⁺).

Как астроном, изучающий рождение звёзд и планет, я поражён возможностью того, что химические процессы в первые 50–100 миллионов лет после Большого взрыва были активнее, чем мы предполагали. Эти открытия указывают, что второе поколение звёзд — древнейшие из наблюдаемых сегодня и возможные колыбели первых планет — могло сформироваться раньше ожидаемого.

Звёздное рождение в ранней Вселенной

Звёзды рождаются, когда гигантские облака водорода коллапсируют под действием гравитации. Этот процесс продолжается до тех пор, пока в центре не возникает ядро, достаточно горячее для запуска термоядерного синтеза.

В первых звёздах водород сливался в гелий. Однако массивные звёзды, в отличие от Солнца, способны синтезировать тяжёлые элементы вплоть до железа, завершая цикл сверхновыми взрывами. Маломассивные звёзды, напротив, эволюционируют медленнее и могут сохраняться миллиарды лет. Если среди первых звёзд были такие «долгожители», они могут существовать до сих пор.

Роль химии в охлаждении облаков

Ключ к рождению маломассивных звёзд — охлаждение газовых облаков. Молекулярный водород H₂, излучая инфракрасный свет, эффективно отводит тепло, снижая давление газа и облегчая коллапс. Раньше считалось, что из-за дефицита H₂ облака оставались горячими, формируя только гигантские звёзды.

Однако новое исследование показало, что ион HeH⁺, первый молекулярный «кирпичик» Вселенной, мог ускорять образование H₂ и охлаждать газ уже на ранних этапах. Этот процесс, подтверждённый лабораторными экспериментами, открывает путь к фрагментации облаков на меньшие сгустки, из которых рождались маломассивные звёзды.

Турбулентность как союзник

Компьютерные модели другой работы продемонстрировали, что турбулентные потоки в газовых облаках ранней Вселенной могли создавать нестабильности. Это приводило к формированию звёзд массой от солнечной до 40 масс Солнца. Таким образом, первые звёздные поколения могли быть гораздо разнообразнее, чем считалось.

Поиск древних звёзд

Сегодня главная задача — обнаружить эти древние маломассивные звёзды. Их слабая светимость делает поиск крайне сложным. Однако проекты вроде космического телескопа «Джеймс Уэбб» уже предоставляют данные о химическом составе древних галактик. Анализ примесей тяжёлых элементов может указать на звёзды, сформированные из почти первозданного газа.

Современные модели предполагают, что некоторые из первых маломассивных звёзд могли пережить сверхновые и даже стать «звёздами-зомби», медленно теряя массу. Их обнаружение помогло бы реконструировать историю обогащения Вселенной элементами. Учёные также надеются, что данные о реликтовом излучении или гравитационных волнах прольют свет на эпоху первых звёзд.

Эти открытия меняют наш взгляд на космическую «зарю». Если ранние звёзды были не только гигантами, это означает, что планеты — и, возможно, условия для жизни — возникли значительно раньше, чем мы думали.