Возраст Млечного Пути определяют по звездам из шаровых скоплений.

Галактика Млечный Путь является одной из многих спиральных галактик во Вселенной. Возраст Нашей Галактики по недавнего времени было трудно оценить с хорошей точностью. К настоящему времени такая возможность появилась. Точный возраст Нашей Галактики астрономы попытались определить по двум отдаленным звездам. Группа, работающая с Очень Большим Телескопом (VLT) в Чили, сообщила недавно, что возраст Нашей Галактики составляет 13600 миллионов лет с вероятной ошибкой плюс-минус 800 миллионов лет. Определение возраста Нашей Галактики проводилось по двум звездам из шарового скопления, методом определения количества химического элемента бериллия в этих звездах. Содержание бериллия в звездах растет со временем, так что его наличие в спектрах звезд может быть использовано в качестве "космических часов" для определения возраста звезд. "Мы получили независимое значение этой величины", - сказал член группы Daniele Galli, сотрудник обсерватории INAF-Observatorio di Arcetri во Флоренции (Италия). Исследователи изучали две звезды A0228 и A2111 в шаровом звездном скоплении NGC 6397. Почему именно в шаровых скоплениях?

Если бы сохранились галактические звезды, которые в очень далеком прошлом первыми возникли из облака космической материи, давшего начало Млечному пути, то определение возраста Млечного Пути не составило бы труда. Однако все эти светила были очень массивными и яркими, в силу чего быстро, всего за несколько миллионов лет, сожгли свое ядерное топливо и превратились во взрывающиеся сверхновые звезды. Выброшенные в результате этих взрывов атомы вошли в состав звезд следующего поколения, часть которых сохранилась и до наших дней. Некоторые из этих звезд входят в состав компактных ассоциаций - шаровых звездных скоплений (см. фото слева).

Такие скопления состоят из десятков и даже сотен тысяч звезд и имеют ярко выраженную сферическую форму с быстрым ростом числа звезд от периферии к центру. «Шаровики» образуют исполинское облако вокруг ядра нашей Галактики (такие же облака имеются и в других галактиках). Эти кластеры очень стабильны и могут существовать миллиарды лет без существенного изменения формы и размеров. Каждое такое скопление сформировалось за относительно короткое (конечно, по космическим масштабам) время из одного и того же газового облака высокой плотности, состоящего преимущественно из водорода. Поэтому определение возраста самых старых звезд глобулярного кластера дает возможность достаточно надежно оценить продолжительность его существования. Подобные измерения показали, что шаровые скопления Галактики (именно так, с прописной буквы, часто обозначают Млечный путь) возникли не менее 13 миллиардов лет назад. Отсюда следует, что и сама Галактика никак не моложе, точнее - на сколько-то старше.

На заре мироздания существовали лишь три самых легких элемента таблицы Менделеева - водород, гелий и литий. Элементы с большим атомным весом либо рождались в ядерных топках звезд, либо возникали в процессе звездных катаклизмов. Именно таким путем, при взрывах первых сверхновых, появились на свет ядра стабильного изотопа бериллия, бериллия-9. Поскольку эти звезды сгорали и взрывались не одновременно, плотность бериллиевых ядер в космическом пространстве постепенно нарастала. Более того, эти ядра продолжали рождаться и после завершения взрывов - в результате столкновений между быстро движущимися частицами космического газа. Теоретические расчеты показывают, что в это время производство бериллия шло примерно с одинаковой скоростью во всем пространстве Галактики. Когда стали рождаться звезды второй генерации, сырьем для них служили газовые облака, в состав которых уже входил и бериллий. Чем больше прошло времени между началом самоликвидации первого поколения звезд и рождением светил следующей генерации, тем выше должна быть концентрация этого элемента в их атмосферах. Это означает, что измерение уровня бериллия-9 в верхних слоях древнейших звезд глобулярных кластеров дает возможность подсчитать временную дистанцию между исчезновением нестабильных звезд первого поколения и началом появления на свет их более устойчивых потомков. Однако осуществить такую исследовательскую программу на практике куда как не просто.

Первая сложность состоит в том, что при температурах в несколько миллионов градусов бериллий-9 начинает сгорать в ядерных реакциях. Казалось бы, об этом можно не беспокоиться, поскольку звездные атмосферы гораздо холоднее. Дело, однако, в том, что на поверхность массивных звезд-гигантов выносится вещество из внутренних слоев, температура которого вполне достаточна для поджога бериллия. Поэтому надо измерять содержание этого элемента лишь в атмосферах не слишком массивных и, следовательно, не особенно горячих звезд, которые с самого рождения пребывали в спокойном состоянии (эти звезды расположены вблизи точки поворота главной звездной последовательности). Поскольку шаровые скопления тяготеют к ядру Галактики, а наше Солнце находится на галактической периферии, для исследования этих звезд требуются очень мощные телескопы. Наличие бериллия можно определять лишь по двум слабым спектральным линиям, которые очень трудно отделить от спектральных подписей других элементов. К тому же обе эти линии лежат в том участке ультрафиолетового спектра, который сильно поглощается земной атмосферой. Так что мало иметь доступ к большому телескопу, его еще надо оборудовать чрезвычайно чувствительным спектрометром. В общем, не приходится удивляться, что до недавнего времени такие измерения были не под силу ученым. Теперь эти трудности преодолены.

В качестве объекта изучения было выбрано шаровое скопление NGC 6397, удаленное от нас на 7200 световых лет (в нашей Галактике лишь одно скопление этого типа расположено еще ближе к Солнцу, все прочие - гораздо дальше). NGC 6397 содержит 400 тысяч звезд, однако были выбраны спектры лишь двух, А0228 и А2111. Сложность стоящей перед ними задачи видна уже из того, что, как показал анализ спектрограмм, в атмосферах этих звезд один атом бериллия приходится на два с четвертью триллиона атомов водорода. Собранные данные показывают, что между началом исчезновения звезд первого поколения и рождением кластера NGC 6397 прошло от двухсот до трехсот миллионов лет. Возраст самого скопления был уже известен - он составляет 13,4 миллиарда лет (плюс/минус 800 миллионов). Это означает, что Млечный путь существует уже 13,6 миллиарда лет (плюс-минус те же 800 миллионов). Такая оценка хорошо согласуется с предполагаемым возрастом Вселенной, который, как принято считать в настоящее время, равен 13,7 миллиарда лет.

Примечание: шаровое скопление NGC 6397 находится в южном созвездии Жертвенник и не видно в России. В южном полушарии его можно наблюдать невооруженным глазом, т.к. звездная величина скопления равна 5,7. Публикация 21.08.2004  Источник BBC_Russian.com

Главная страница раздела