Сделан еще один шаг на пути изучения все более молодой Вселенной. На этот раз поставлен рекорд по возрасту взрыва, увиденного в дали Вселенной, и это приближает нас к возможности наблюдать смерть первых звезд, появившихся после Большого взрыва. Безусловно, самый первый взрыв сверхновой многое изменил в эволюции Вселенной, впервые выбросив в нее результат деятельности звезды. Наблюдавшиеся далекие сверхновые относятся к новому классу, открытому около 12 лет назад. Если взрыв даже средней сверхновой может легко затмить в течение короткого времени сияние всех звезд ее родной галактики, то сверхяркие сверхновые имеют яркость, превосходящую среднюю по всем сверхновым в сотню раз. Не удивительно, что именно такие яркие объекты и удалось увидеть в глубине космоса.

«Сверхяркие сверхновые выбрасывают огромную энергию и очень редки, – говорит Джеф Кук, сотрудник Технического университета Свинбурна в Австралии. – Это также чрезвычайно разрушительные явления. В молодой Вселенной многие галактики были малы, но тем не менее в них очень часто рождались новые звезды. Один взрыв сверхновой мог нарушить ход вещей в такой галактике, причем звездообразование в результате могло полностью остановиться». Однако в крупных галактиках, для которых взрыв сверхяркой сверхновой имеет не такое значение, могут происходить позитивные изменения. Материал, выброшенный взрывом, может использоваться для образования новых звезд, а ударная волна способна сжать газ галактики как раз до того состояния, когда процесс рождения звезды может начаться. Так что сверхяркие сверхновые могут быть как ускоряющим, так и сдерживающим фактором в звездообразовании, и определение частоты таких взрывов в молодой Вселенной поможет определить, в какую же сторону перевесил их вклад.

Источники сверхярких взрывов остаются неизвестными. Наиболее популярным является предположение о смерти чрезвычайно крупных звезд, имеющих массу, превышающую солнечную в 100-250 раз. Внутри такой большой и массивной звезды условия отличаются от обычных звезд, и очень неустойчивы. Гамма-лучи, которые излучаются в ходе термоядерного синтеза, превращаются в пары электрон-позитрон. Однако именно гамма-излучение, сопровождающее синтез в звезде, поддерживает ее существование. Фактически, световое давление на материю звезды, которое создает это излучение, компенсирует гравитационное притяжение, которое стремится сжать звезду. Если же излучение пропадает, звезда начинает сжиматься, в результате чего начинается цепная термоядерная реакция, которая взрывает светило. «Звезды-предшественники таких сверхновых очень интересны, физические процессы, происходящие перед взрывом, долго занимали теоретиков и только сейчас начинают наблюдаться», – говорит Кук. Сейчас столь больших звезд уже не найти, они существовали только в молодой Вселенной. Тогда, когда звезды еще были редки и лишь начинали умирать, практически не существовало элементов тяжелее гелия. Поэтому имеющаяся материя медленнее теряла тепло – некому было его отдать. Как результат, лишь изредка появлялись достаточно холодные области газа, чтобы гравитационное поле могло превратить его в звезду. Вместе с тем, такие области были зоной притяжения для большего его количества, не имея конкурентов.

«Первое поколение звезд, родившихся после Большого взрыва, появилось из начального газа, – говорит Кук. – Последующая их смерть во взрывах сверхновых обогатила Вселенную тяжелыми элементами, и следующие поколения звезд родились уже из обогащенного ими газа. Так что первое поколение звезд было действительно уникальным».

Чтобы найти эти древние огромные звезды и их сверхяркие взрывы, пришлось взглянуть на самый край Вселенной. Так как свету требуется время, чтобы преодолеть любое расстояние, самые далекие звезды мы сейчас видим такими, какими они были миллиарды лет назад. Так что чем дальше от нас источник света, тем более почтенным возрастом он может похвастать, хоть нам он и покажется молодым. Для поиска сверхновых, имевших место как минимум 10 миллиардов лет назад, использовался телескоп CFHT. В результате удалось найти две умирающие звезды, одну расстоянии 10.4 миллиарда световых лет, другую – 12.1. Последняя звезда побила предыдущий рекорд, составлявший 10.8 миллиарда световых лет. Из этой пары одна звезда точно взорвалась так, как это было описано выше. Это сделало ее второй взорвавшейся звездой такого типа, определенной с высокой степенью уверенности.

Спектральная характеристика излучения этих сверхновых указывает, что взорвались при этом звезды не первого поколения – в излучении можно найти следы слишком тяжелых для этого элементов. Тем не менее, «самое главное, что мы показали в этой работе – возможность уже сейчас увидеть смерть самых первых звезд, – говорит Кук. – До этого было принято считать, что придется подождать еще около десятилетия, прежде чем мы получим достаточно мощные телескопы для этой работы. Первое поколение звезд, родившихся после Большого взрыва, обогатило Вселенную элементами, которые начали процесс создания звезд, галактик, планет, которые мы видим сейчас. Теперь у нас есть средство изучить самое начало этого процесса». Первые звезды не были частями галактик. Скопления изначального газа, необходимого для их рождения, находятся на задворках нынешних галактик или даже в областях, не занятых этими современными структурами. В таких местах тоже могут наблюдаться взрывы одиноких умирающих звезд. Если же они имеют место в галактике, то это отличный способ изучить ее. Галактика, находящаяся слишком далеко для изучения, оказывается освещена изнутри и может наблюдаться.