Самые первые звезды во Вселенной были гигантами, прожившими короткую, но яркую жизнь. И хотя их рождение было весьма энергичным, они столкнулись с ограничениями роста.
Астрофизики смоделировали процесс образования звезд населения III — гипотетического типа светил, наполнявших раннюю Вселенную, — и поняли, что помешало им расти бесконечно. Результаты исследования выложены на сервере препринтов arXiv.
В звездообразовании много неясного — все-таки оно занимает очень много времени, но общая картина примерно понятна. Все начинается с облака холодного молекулярного водорода, которое коллапсирует в протозвезду, вокруг которой формируется аккреционный диск. Новорожденная звезда нагревается, ее излучение начинает отталкивать собирающееся вещество, и рост массы замедляется — вступает в дело радиационная обратная связь.
Кроме того, протозвезды быстрее вращаются, что порождает мощное магнитное поле, которое выталкивает струи из полюсов рождающегося светила. Эти струи отбирают часть энергии аккреции и могут рассеивать окружающий газ, ограничивая рост звезд.
Звезды населения III могли развиваться иначе, и из моделирования следует, что радиационная обратная связь вряд ли была основным определяющим фактором в этом процессе.
Симуляции показали, что за 5000 лет самая массивная ранняя звезда могла достигнуть 65 солнечных с учетом магнитного поля или 120 — без учета. Кроме того, на звездообразование могло влиять наличие звезд-компаньонов.
Вкратце, результаты состоят в том, что гравитация и магнитные поля работают друг против друга. По мере того набора массы гравитация молодой звезды усиливается, что притягивает больше материи — а магнитные поля противодействуют, и все это происходит до того, как активизируется радиационная обратная связь.
Никаких доказательств существования звезд населения III нет, но они отлично укладываются в общепринятые космологические теории. Если бы их не было, то во Вселенной должно быть что-то фундаментальное, что остается за пределами нашего понимания, поэтому лучше исходить из того, что этот тип звезд реален.
Исследование, по мнению его авторов, стало первым шагом в построении полной физически обоснованной функции масс для звезд населения III — то есть формуле, которой они все подчиняются.