Вік Чумацького Шляху визначають по зірках з кульових скупчень.

Галактика Чумацький Шлях є однією з багатьох спіральних галактик у Всесвіті. Вік Нашої Галактики по недавнього часу було важко оцінити з хорошою точністю. До теперішнього часу така можливість з'явилася. Точний вік Нашої Галактики астрономи спробували визначити за двома віддаленим зірок. Група, що працює з Дуже Великим Телескопом (VLT) в Чилі, повідомила недавно, що вік Нашої Галактики становить 13600 мільйонів років з можливою помилкою плюс-мінус 800 мільйонів років. Визначення віку Нашої Галактики проводилося по двом зіркам з кульового скупчення, методом визначення кількості хімічного елемента берилію в цих зірках. Зміст берилію в зірках зростає з часом, так що його наявність в спектрах зірок може бути використано в якості "космічних годин" для визначення віку зірок. "Ми отримали незалежне значення цієї величини", - сказав член групи Daniele Galli, співробітник обсерваторії INAF-Observatorio di Arcetri у Флоренції (Італія). Дослідники вивчали дві зірки A0228 і A2111 в кульовому зоряному скупченні NGC 6397. Чому саме в кульових скупченнях?

Якби збереглися галактичні зірки, які в дуже далекому минулому першими виникли із хмари космічної матерії, що дав початок Чумацькому шляху, то визначення віку Чумацького Шляху не склало б труднощів. Однак всі ці світила були дуже масивними і яскравими, в силу чого швидко, всього за кілька мільйонів років, спалили своє ядерне паливо і перетворилися на вибухають наднові зірки. Викинуті в результаті цих вибухів атоми увійшли до складу зірок наступного покоління, частина яких збереглася і до наших днів. Деякі з цих зірок входять до складу компактних асоціацій - кульових зоряних скупчень (див. Фото зліва).

Такі скупчення складаються з десятків і навіть сотень тисяч зірок і мають яскраво виражену сферичну форму з швидким зростанням числа зірок від периферії до центру. «Шаровики» утворюють велетенське хмара навколо ядра нашої Галактики (такі ж хмари є і в інших галактиках). Ці кластери дуже стабільні і можуть існувати мільярди років без істотної зміни форми і розмірів. Кожне таке скупчення сформувалося за відносно короткий (звичайно, за космічними масштабами) час з одного і того ж газового хмари високої щільності, що складається переважно з водню. Тому визначення віку найстаріших зірок глобулярного кластера дає можливість досить надійно оцінити тривалість його існування. Подібні вимірювання показали, що кульові скупчення Галактики (саме так, з великої літери, часто позначають Чумацький шлях) виникли не менше 13 мільярдів років тому. Звідси випливає, що і сама Галактика ніяк не молодше, точніше - на скільки-то старше.

На зорі світобудови існували лише три найлегших елемента таблиці Менделєєва - водень, гелій і літій. Елементи з великим атомним вагою або народжувалися в ядерних топках зірок, або виникали в процесі зіркових катаклізмів. Саме таким шляхом, при вибухах перших наднових, з'явилися на світло ядра стабільного ізотопу берилію, берилію-9. Оскільки ці зірки згорали і вибухали не одночасно, щільність берилієвих ядер в космічному просторі поступово наростала. Більш того, ці ядра продовжували народжуватися і після завершення вибухів - в результаті зіткнень між швидко рухомими частинками космічного газу. Теоретичні розрахунки показують, що в цей час виробництво берилію йшло приблизно з однаковою швидкістю у всьому просторі Галактики. Коли стали народжуватися зірки другої генерації, сировиною для них служили газові хмари, до складу яких вже входив і берилій. Чим більше пройшло часу між початком самоліквідації першого покоління зірок і народженням світил наступної генерації, тим вище повинна бути концентрація цього елемента в їх атмосферах. Це означає, що вимірювання рівня берилію-9 в верхніх шарах найдавніших зірок глобулярних кластерів дає можливість підрахувати тимчасову дистанцію між зникненням нестабільних зірок першого покоління і початком появи на світло їх більш стійких нащадків. Однак здійснити таку дослідницьку програму на практиці куди як не просто.

Перша складність полягає в тому, що при температурах в декілька мільйонів градусів берилій-9 починає згоряти в ядерних реакціях. Здавалося б, про це можна не турбуватися, оскільки зоряні атмосфери набагато холодніше. Справа, однак, в тому, що на поверхню масивних зірок-гігантів виноситься речовина з внутрішніх шарів, температура якого цілком достатня для підпалу берилію. Тому треба вимірювати вміст цього елементу лише в атмосферах не дуже масивних і, отже, не дуже гарячих зірок, які з самого народження перебували в спокійному стані (ці зірки розташовані поблизу точки повороту головної зоряної послідовності). Оскільки кульові скупчення тяжіють до ядра Галактики, а наше Сонце знаходиться на галактичної периферії, для дослідження цих зірок потрібні дуже потужні телескопи. Наявність берилію можна визначати лише по двом слабким спектральним лініях, які дуже важко відокремити від спектральних підписів інших елементів. До того ж обидві ці лінії лежать в тій ділянці ультрафіолетового спектра, який сильно поглинається земною атмосферою. Так що мало мати доступ до великого телескопу, його ще треба обладнати надзвичайно чутливим спектрометром. Загалом, не доводиться дивуватися, що до недавнього часу такі вимірювання були не під силу вченим. Тепер ці труднощі подолані.

Як об'єкт вивчення було вибрано кульове скупчення NGC 6397, віддалене від нас на 7200 світлових років (в нашій Галактиці лише одне скупчення цього типу розташоване ще ближче до Сонця, всі інші - набагато далі). NGC 6397 містить 400 тисяч зірок, проте були обрані спектри лише двох, А0228 та А2111. Складність стоїть перед ними завдання видно вже з того, що, як показав аналіз спектрограм, в атмосферах цих зірок один атом берилію доводиться на два з чвертю трильйона атомів водню. Зібрані дані показують, що між початком зникнення зірок першого покоління і народженням кластера NGC 6397 пройшло від двохсот до трьохсот мільйонів років. Вік самого скупчення був уже відомий - він складає 13,4 мільярда років (плюс / мінус 800 мільйонів). Це означає, що Чумацький шлях існує вже 13,6 мільярда років (плюс-мінус ті ж 800 мільйонів). Така оцінка добре узгоджується з передбачуваним віком Всесвіту, який, як прийнято вважати в даний час, дорівнює 13,7 мільярда років.

Примітка: кульове скупчення NGC 6397 знаходиться в південному сузір'ї Жертовник і не видно в Росії. У південній півкулі його можна спостерігати неозброєним оком, тому що зоряна величина скупчення дорівнює 5,7. Публікація 21.08.2004 Джерело BBC_Russian.com

Головна сторінка розділу