Самая старая звезда
С помощью орбитального телескопа Хаббл была обнаружена одна из самых древних известных человечеству звезд. «Мы обнаружили, что это самая древня звезда, для которой мы знаем возраст с достаточно высокой точностью», – говорит Говард Бонд, сотрудник Университета штата Пенсильвания и Исследовательского института космического телескопа. Возраст звезды оценивается в 14.5 миллиардов лет с точностью «всего» в 0.8 миллиарда. На первый взгляд заявленная точность оценки не вызывает доверия – если астрономы получили возраст звезды больший, чем возраст Вселенной, то с их квалификацией лучше не лезть в науку. Однако прошлое наблюдение этой чрезвычайно древней звезды указывало на еще более невероятный возраст – 16 миллиардов лет, и это открытие с 2000 года никто толком не оспорил. Однако проблема, очевидно, имеется. «Может быть, ошибается космология, а может наши знания физики звезд неверны, ну и, наконец, мы могли ошибиться с измерением расстояний, – говорит Бонд. – Так что мы решили перепроверить расстояние». Логичное решение – всю космологию проверить не так-то просто!
Новые данные, полученные Хабблом, оказываются намного лучше прошлой оценки. Теперь, хотя основное число находится за пределами возраста Вселенной (этот возраст измерен по скорости расширения Вселенной, анализу реликтового излучения и радиоактивного распада элементов, имеет намного большую степень доверия, чем наблюдения одной звезды Хабблом), с учетом представленной ошибки возраст может оказаться в пределах 13.7 миллиардов лет. Несмотря на огромный возраст, звезда HD 140283 не находится в далеких пределах Вселенной. Напротив, сейчас она находится в Млечном пути и известна уже более ста лет. Впервые она привлекла к себе внимание высокой скоростью движения по небу. Это и объясняет возможность нахождения намного более молодой галактике столь древней звезды. HD 140283 всего лишь пролетает через нашу галактику. Орбита звезды пересекает плоскость Млечного пути и выходит из гало менее древних звезд, окружающих его.
Для оценки возраста звезды в первую очередь необходимо знать ее яркость. Видимая яркость HD 140283, находящейся на ранней стадии превращения в красного гиганта, хорошо известна. Это звезда седьмой величины и ее можно увидеть в бинокль. А вот для улучшения знания расстояния пришлось использовать Хаббл. За счет движения Земли по орбите телескоп может наблюдать звезду из разных точек. Зная изменения положение наблюдателя и видимое изменения положения наблюдаемого объекта, можно определить расстояние до цели – 190.1 светового года.
До Хаббла самое точное измерение яркости HD 140283 было получено почти 25 лет назад с помощью орбитального телескопа Гиппарх. Однако возраст, определенный на основе его измерений, имел неточность в два миллиарда лет. Точность Хаббла, современного орбитального телескопа, в пять раз выше, хотя средняя величина яркости звезды осталась практически без изменений. Кроме более точной аппаратуры, у современных астрономов есть новые теории относительно связи возраста звезды с ее яркостью, основанные на полученных за четверть века сведениях о скорости горения химических элементов в звезде, внутреннем строении и химическом составе светил. Основное улучшение этих теорий, отразившееся на новой оценке возраста HD 140283, заключается в неизвестном во времена Гиппарха (и спутника тоже) эффекте погружения гелия, родившегося в термоядерных реакциях, к ядру звезды. В результате у звезды оказывается меньше водорода – топлива для реакции и она стареет быстрее. Возраст звезды с теми же внешними признаками теперь считается меньше. За счет этого, а не за счет более точных измерения яркости и расстояния до звезды, была уменьшена средняя оценка возраста. Наконец, понижение возраста звезды произошло в результате улучшения знания отношения в ней кислорода и железа. Эти данные при более глубоком изучении могут привести к еще больше снижению возраста, так как в молодой Вселенной кислорода в целом было больше, чем сейчас, а значит, повышение данных по отношению кислород/железо требует не такого большого отдаления момента рождения звезды. Возможно, тогда возраст звезды попадет в рамки 13.7 миллиарда лет, хотя и сейчас пределы ее возраста согласуются с возрастом Вселенной. В любом случае, HD 140283 является лучшим кандидатом для изучения свойств первых светил из-за ее близости.
Пока что о ее истории известно мало. Скорее всего она родилась в одной из первых карликовых галактик Вселенной. Около 12 миллиардов лет назад эта карликовая галактика была разрушена и поглощена рождающимся Млечным путем. С времен этого неспокойного явления HD 140283 сохраняет сильноэллиптическую орбиту. Ее скорость составляет более миллиона километров в час, а чтобы пройти по нему угловое расстояние, покрывающее полную Луну, звезде нужно всего 1500 лет. Угловое движение звезды настолько быстро, что с помощью Хаббла его можно выявить за несколько часов наблюдения.