Почему Мафусаил называют звездой, которая старше Вселенной

Эта звезда известна астрономам с давних времён — ещё в первой половине XX века она была занесена в каталог Генри Дрейпера. Однако по-настоящему она привлекла внимание научного сообщества лишь тогда, когда исследователи начали рассчитывать её возраст.

Как такое возможно — звезда старше самой Вселенной?

Сразу оговорюсь: это не сказка о таинственных объектах из параллельных измерений, как иногда любят писать журналисты. Это классический пример того, как наука, сталкиваясь с несоответствиями в данных, перепроверяет гипотезы, уточняет измерения и шаг за шагом приближается к истине.

Звезда-ископаемое

Мафусаил входит в число очень древних звёзд с крайне низким содержанием металлов. В астрономии к «металлам» относят все элементы тяжелее водорода и гелия. К примеру, железа в HD 140283 примерно в 250 раз меньше, чем в Солнце, а кислорода — примерно в 50 раз.

Такой химический состав характерен для звёзд, возникших на ранних этапах существования Вселенной, когда тяжёлых элементов в космосе было ещё очень мало. Считается, что Мафусаил сформировался спустя относительно недолгое время после Большого взрыва, в эпоху, когда пространство было заполнено в основном водородом и гелием.

По своим параметрам Мафусаил сравнительно невелик: его масса составляет около 0,8 массы Солнца, а радиус примерно в 2,2 раза превышает солнечный. Сейчас звезда находится на стадии субгиганта — промежуточной фазе между обычной звездой и красным гигантом. По космическим меркам этот этап длится недолго, поэтому такие объекты представляют для астрономов особую ценность: они позволяют точнее проследить эволюцию солнцеподобных звёзд и лучше понять, какое будущее ожидает Солнечную систему.

Диаграмма Герцшпрунга — Рассела для звезд в окрестностях Солнца с отмеченными классами светимости, в том числе субгигантами

Ещё одна примечательная особенность Мафусаила — его очень высокая скорость движения в окрестностях Солнца, достигающая примерно 300 км/с. Такие показатели типичны для древних звёзд, принадлежащих гало Млечного Пути. По сути, речь идёт о своеобразном госте из самых старых областей нашей Галактики, который оказался по соседству с Солнечной системой.

Мафусаил можно назвать настоящим звёздным ископаемым — редким свидетелем ранних эпох существования Вселенной.

Парадокс, который раздули до сенсации

Когда первые оценки показали, что возраст звезды может составлять около 14,5 миллиарда лет, это сразу породило волну громких публикаций об «аномалии», «крахе физики», «параллельных мирах», «опровержении Большого взрыва» и других подобных сенсациях.

Однако сами учёные отнеслись к ситуации куда спокойнее. Для них было очевидно, что источник проблемы, скорее всего, кроется не в фундаментальных законах устройства Вселенной, а в ограниченной точности измерений и несовершенстве существующих моделей звёздной эволюции.

Уточнение данных

В 2013 году вышло исследование, основанное на наблюдениях космического телескопа NASA/ESA «Хаббл». С его помощью астрономам удалось с высокой точностью измерить параллакс HD 140283 и, следовательно, определить расстояние до звезды. Зная расстояние и наблюдаемую яркость объекта, исследователи смогли рассчитать его истинную светимость, а затем уточнить и возраст.

Полученная оценка выглядела впечатляюще: 14,46 ± 0,8 миллиарда лет. Однако ключевое значение здесь имела именно погрешность. Она показывала, что реальный возраст Мафусаила мог находиться в диапазоне от 13,66 до 15,26 миллиарда лет. То есть даже после уточнения данных звезда вовсе не обязательно оказывалась старше Вселенной — всё зависело от пределов точности наблюдений и используемых моделей.

После этого учёные сосредоточились на дальнейшем уточнении данных и совершенствовании теоретических расчётов. Для более надёжной оценки возраста важно было не только точно определить светимость, но и глубже разобраться в химическом составе звезды, а также улучшить модели звёздной эволюции. Даже небольшие изменения отдельных параметров могли заметно повлиять на итоговый результат.

Звезда Мафусаил на снимке космического телескопа "Хаббл", 13 марта 2013 года

Восемь лет спустя была представлена обновлённая модель звезды HD 140283 — известной как Мафусаил — созданная с применением передовых методов астрофизического моделирования и данных, собранных по миллионам других звёзд. Эта модель учла комплекс физических процессов, протекающих внутри звезды: термоядерные реакции, механизмы переноса энергии и динамику изменения химического состава. Согласно результатам этой работы, возраст Мафусаила составляет 12,01 ± 0,05 миллиарда лет, что полностью согласуется с современными оценками возраста Вселенной.

Сегодня Мафусаил остаётся одной из самых древних звёзд, известных человечеству, однако уже не воспринимается как аномалия, противоречащая фундаментальным законам физики. На сегодняшний день учёным известны и другие звёзды ещё большего возраста — например, HE 1523-0901 (около 13,2 млрд лет), 2MASS J18082002-5104378 B (около 13,5 млрд лет) и SMSS J031300.36-670839.3 (около 13,6 млрд лет). Но именно история Мафусаила стала переломным моментом в развитии методов определения звёздных возрастов, наглядно продемонстрировав, как наука преобразует кажущиеся противоречия в точные и решаемые задачи.

Завершая этот рассказ, хочется подчеркнуть ключевую мысль: кажущиеся противоречия в науке редко означают крах существующих теорий. Чаще всего они указывают на необходимость сбора новых данных, повышения точности измерений и уточнения моделей. Сейчас астрономия переживает схожий этап: космический телескоп NASA «Джеймс Уэбб» обнаружил в ранней Вселенной множество галактик, которые выглядят чрезмерно массивными, яркими и развитыми для своего возраста. Однако это не свидетельствует о том, что Большой взрыв не происходил или что возраст Вселенной определён неверно. Это говорит лишь о том, что наше понимание процессов формирования и эволюции первых галактик всё ещё находится на ранней стадии развития.