Рождение звёзд во Вселенной замедлилось вдвое — учёные назвали истинную причину

Астрономы долгие годы были уверены, что главная причина угасания звёздной активности во Вселенной — банальная нехватка топлива. Считалось, что запасы водорода, из которого рождаются светила, просто истощаются, и этот процесс необратим. Однако международная группа исследователей под руководством специалистов из Китайской академии наук пришла к неожиданному выводу: проблема не в количестве газа, а в том, насколько эффективно он преобразуется в звёзды. Результаты этого исследования, опубликованные в журнале Nature Astronomy, переворачивают привычные представления о космической эволюции.

За последние 4,5 миллиарда лет скорость образования новых звёзд во Вселенной упала более чем в два раза. Этот факт известен давно, и наиболее распространённое объяснение звучало логично: водородное топливо заканчивается. Однако данные, полученные с крупнейшего в мире радиотелескопа FAST и спектроскопического инструмента DESI, предназначенного для изучения тёмной энергии, показали иную картину. Учёные проанализировали информацию о 2,5 миллиона галактик, покрывающих почти треть небесной сферы. Оказалось, что 4,5 миллиарда лет назад интенсивность звездообразования была в 2,5 раза выше, чем сегодня. При этом плотность нейтрального атомного водорода — основного строительного материала для галактик — превышала современный уровень всего лишь в 1,4 раза. Иными словами, газа почти столько же, а звёзд рождается значительно меньше.

Главная сложность в изучении этого вопроса заключалась в том, что радиосигнал отдельных далёких галактик чрезвычайно слаб и теряется в космическом шуме. Измерить его напрямую практически невозможно. Чтобы обойти это препятствие, исследователи из Национальных астрономических обсерваторий Китая применили остроумный метод — наложение спектров. Они математически сложили сотни тысяч слабых сигналов, выделив из общего шума средний показатель содержания водорода в разные эпохи. Этот технический прорыв позволил впервые получить достоверную картину эволюции космического газа.

Результаты расчётов привели к сдвигу парадигмы. Оказалось, что ключевой процесс — не истощение запасов, а снижение эффективности преобразования вещества. Звёзды рождаются в плотных молекулярных облаках, куда газ попадает поэтапно. Нейтральный атомный водород служит промежуточным звеном между глобальным газоснабжением Вселенной и непосредственным формированием светил. Исследование показывает, что со временем приток газа из так называемой космической паутины — нитевидных структур, связывающих галактики — ослабевает. Вслед за этим падает и эффективность перевода атомарного водорода в молекулярный. В результате общий резервуар газа остаётся относительно стабильным, но то топливо, которое непосредственно питает рождение новых звёзд, постепенно иссякает.

Таким образом, Вселенная не столько задыхается от нехватки воздуха, сколько разучилась эффективно его использовать. Этот вывод смещает фокус научных поисков с вопроса «где взять ещё газа» на вопрос «почему механизм звездообразования даёт сбой». Если прежде астрономы искали ответы в запасах водорода, то теперь их внимание обращается к физическим условиям, определяющим переход газа из одного состояния в другое. Что именно запускает этот процесс торможения? Связано ли это с изменением температуры межгалактической среды, с активностью сверхмассивных чёрных дыр или с иными, пока не изученными факторами? Ответы на эти вопросы ещё предстоит найти. Но ясно одно: космос, как и любая сложная система, подчиняется законам, которые не сводятся к простой арифметике запасов и расходов. И чем глубже мы всматриваемся в его устройство, тем больше осознаём, насколько тонко и неочевидно устроены механизмы, управляющие жизнью галактик.