Когда во Вселенной появились первые звезды?

И хотя теория Большого взрыва как причина возникновения Вселенной и по сей день имеет много противников, лишь она одна наиболее полно и логично описывает физическою картину нашего мира и не противоречит наблюдениям. Один из наиболее важных этапов развития Вселенной в рамках теории Большого взрыва – это момент образования первых звезд. Когда же это произошло?

Итак, вернемся в нулевой момент времени. Из космологической сингулярности – точки с бесконечно высокой температурой вещества и плотностью – появляется наша Вселенная. Планковская эпоха – самая ранняя эпоха нашего мира, о которой мы имеем хотя бы какие-то предположения – длится всего 10−43 секунд. Именно после Планковской эпохи происходит отделение гравитационного взаимодействия от всех остальных. Затем Вселенная переживает колоссальное инфляционное увеличение, в результате чего при экстремальных значениях, которых пытаются ныне достичь физики с помощью Большого адронного коллайдера, начинают образовываться различные фундаментальные частицы. Но в то же время происходит и падение температуры, что дает начало эпохе Нуклеосинтеза, образованию более привычных для нас химических элементов и отделению фундаментальных взаимодействий друг от друга. Может показаться, что все эти эпохи длились миллионы лет, но по представлению современной физики они прошли лишь за 100 секунд.

Но зато следующая эпоха, названная Протонной, длилась куда дольше – около 380 000 лет, и характерна она тем, что именно в это время образовалась вещество, необходимое для появления первых звезд. Образуются первые атомы, материя переходит из состояния плазмы в газообразное состояние, при этом отдавая тепловое излучение в виде фотонов. Именно это излучение мы называем реликтовым и именно оно является самым, если так можно выразиться, «старым излучением», которое мы можем фиксировать нашими приборами.

Реликтовое излучение

На миллионы лет во Вселенной становится относительно спокойно и темно. Эта эпоха так и названа – Темные века: помимо реликтового излучения любые источники света отсутствуют. И лишь после окончания Темных веков наступает то время, когда во Вселенной начинают образовываться первые звезды. Гравитация начинает «спрессовывать» огромные газообразные облака в звезды, внутри которых разгорается термоядерная реакция. Появляются первые источники яркого света в молодой Вселенной – начинается эпоха Реионизации.

Когда же именно появились первые звезды? В 2003 году первые подробные исследования на этот счет показали, что эпоха Реионизации началась по прошествии 350-450 млн. лет после Большого взрыва. Последующие изучения отодвинули начало появления звезд на 150 млн. лет – до 550 млн. лет со времени рождения Вселенной. Но самые последние данные, полученные в конце 2016 года, говорят о 700 млн. лет после Большого взрыва. Если это действительно верно, то уровень современной техники уже позволяет увидеть свет самых первых звезд Вселенной.

По мере сбора новой информации космологические данные постоянно меняются. Нет никаких сомнений, что время возникновения первых звезд будет еще несколько раз пересмотрено. Поэтому вернее всего будет сказать, что первые звезды во Вселенной появились в промежутке между 400 и 700 млн. лет после Большого взрыва.