За последние 4,5 миллиарда лет скорость образования звезд во Вселенной упала более чем вдвое из-за снижения эффективности преобразования атомарного водорода в молекулярный газ, несмотря на сохранение общих запасов топлива.
Ключевые тезисы:
- Скорость формирования звезд за 4,5 млрд лет упала в 2,5 раза, тогда как запасы атомарного водорода сократились лишь в 1,4 раза.
- Ученые проанализировали 2,5 миллиона галактик, объединив оптические данные DESI с радионаблюдениями телескопа FAST.
- Главной причиной замедления звездообразования является не дефицит сырья, а падение плотности газа и нарушение его конвертации в молекулярные облака.
За последние 4,5 миллиарда лет темпы появления новых светил во Вселенной упали более чем вдвое. Международная группа астрономов выяснила, что ожидаемого истощения запасов водорода на самом деле не произошло, а значит, причина этого космического «кризиса рождаемости» кроется не в нехватке сырья, а в поломке самого механизма звездообразования.
Скорость формирования галактик и звезд традиционно связывали с количеством доступного холодного газа. Логика казалась безупречной: Вселенная стареет, газ расходуется на создание светил, и этот процесс неизбежно затухает из-за банального истощения строительных материалов. Если бы эта гипотеза была верна, графики падения рождаемости звезд и истощения газовых резервуаров должны были бы двигаться синхронно.
Нейтральный атомарный водород (HI) выступает главным резервуаром холодного газа, связывающим масштабный космический круговорот с внутренними процессами галактик. Обнаружить его можно по чрезвычайно слабой 21-сантиметровой радиолинии излучения. Однако астрономы долгое время находились в тупике из-за технических ограничений: глубокие наблюдения охватывали лишь крошечные участки неба, а масштабным обзорам не хватало чувствительности. Сигналы далеких галактик просто тонули в фоновом шуме, не позволяя надежно измерить общую массу водорода в разные эпохи.
Для преодоления этого барьера исследователи объединили возможности двух мощнейших инструментов современности: китайского сферического радиотелескопа с пятисотметровой апертурой (FAST) и спектроскопического инструмента темной энергии (DESI). Массивный оптический обзор DESI позволил ученым составить выборку из 2,5 миллиона галактик, покрывающую почти треть звездного неба.
Ученые применили инновационный метод наложения спектров. Опираясь на точные данные о красном смещении каждой галактики, они математически совместили и сложили вместе миллионы слабых радиосигналов водорода, которые по отдельности были совершенно неразличимы. Этот подход позволил вытянуть из шума усредненный сигнал с беспрецедентной статистической точностью и оценить реальную эволюцию газовых запасов.
Точные измерения выявили разительное несоответствие в цифрах. Около 4,5 миллиарда лет назад звезды рождались примерно в 2,5 раза активнее, чем сегодня. При этом плотность нейтрального атомарного водорода в ту эпоху превышала нынешние показатели всего в 1,4 раза. Природа преподнесла исследователям сюрприз: оказалось, что Вселенная не стала опустошать свои баки. Топлива осталось достаточно, но оно почему-то перестало эффективно использоваться.
Как отмечают исследователи из Китайской академии наук в статье для журнала Nature Astronomy, это открытие полностью смещает фокус научного поиска. Теперь астрономам предстоит выяснить, почему при обильных запасах нейтрального водорода космосу становится все труднее создавать звезды.
Проблема кроется на этапе трансформации вещества. Звезды формируются в плотных молекулярных облаках, а нейтральный атомарный водород — это лишь промежуточное звено между масштабным космическим запасом и готовым к использованию молекулярным газом. По мере ослабления притока вещества из космической паутины общая плотность газа падает. Из-за этого снижается эффективность перевода атомарного водорода в молекулярный. В результате резервуар сырья остается стабильным, но сам «конвейер», производящий плотный газ для запуска звездных двигателей, постепенно останавливается.
Совместные наблюдения FAST и DESI установили новый стандарт для изучения поздних этапов эволюции галактик. Исследование, объединившее специалистов из Азии, Северной Америки и Европы, наглядно показало, что комбинирование сверхчувствительных радионаблюдений с масштабной оптической спектроскопией способно дать ответы на фундаментальные загадки космоса.
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
FAQ: Часто задаваемые вопросы
Почему во Вселенной рождается меньше звезд?
Причина кроется в снижении плотности газа. Хотя общие запасы атомарного водорода остаются высокими, эффективность его преобразования в плотный молекулярный газ (в котором непосредственно и формируются звезды) со временем сильно упала.
Закончится ли во Вселенной газ для создания звезд?
Новые данные показывают, что резервуары нейтрального атомарного водорода истощаются крайне медленно. За последние 4,5 миллиарда лет его количество снизилось незначительно, поэтому полного дефицита сырья в ближайшее время не предвидится.
Как астрономам удалось измерить количество газа в таком множестве галактик?
Ученые использовали метод наложения спектров. Они совместили данные оптического обзора DESI по 2,5 миллиона галактик с радионаблюдениями телескопа FAST, сложив миллионы невероятно слабых радиосигналов в один четкий и измеримый график.
Источник: Weak Evolution of Cosmic Atomic Hydrogen over the Past 4.5 Billion Years, Nature Astronomy (2026).
Читайте также: Моделирование показывает, что чрезвычайно массивные звезды сформировали древнейшие звездные скопления нашей Вселенной