Международная команда астрономов использовала три телескопа - инфракрасный телескоп Соединенного Королевства (UK Infrared Telescope) и телескоп «Субару» (Subaru Telescope), расположенные на Гавайях, и чилийский «Очень большой телескоп» (Very Large Telescope) - чтобы изучить тенденции формирования звезд с ранних дней существования вселенной. Экстраполяция полученных ими данных позволяет предположить, что половина всех звезд, которые когда-либо существовали, возникла 9-11 миллиардов лет назад, и лишь половина возникла позднее. Это означает, что темпы возникновения новых звезд резко сократились. Если эта тенденция сохраняется и сейчас, то это означает, что 95% звезд, которые когда-либо будут существовать во Вселенной, уже зародились.

Несколько более ранних исследований были посвящены конкретным «эпохам», но разница методов, которые использовались исследователями, ограничила возможности сопоставлять полученные результаты, чтобы выработать более полную модель того, как развивались звезды за время существования вселенной.

Давно известно, что многие звезды, включая нашу собственную, вероятно, возникли из пыли, оставшейся от других звезд, которые были больше по размеру и превратились в сверхновые на заре мироздания. Проблема заключалась в том, чтобы вычислить, сколько звезд вселенная порождала ранее и сколько порождает сейчас, так как возникало такое впечатление, что в определенный момент звезд стало формироваться намного меньше.

Телескопы искали альфа-частицы, испускаемые атомами водорода (признак звездообразования, проявляющийся ярким красным светом), на больших областях неба. Были сделаны снимки вида вселенной в определенные моменты времени – когда ей было два, четыре, шесть и девять миллионов лет – на материале в десять раз большем, чем при предыдущих аналогичных исследованиях. 

Результаты ясно показали, что половина когда-либо существовавших во вселенной звезд возникла больше девяти миллиардов лет назад, а оставшаяся половина образовалась за дальнейший период. Ведущий автор исследования Дэвид Собрэл (David Sobral) из Лейденского университета пишет на сайте телескопа «Субару»: «Звездообразование во Вселенной в целом неуклонно падает в последние 11 миллиардов лет. Сейчас оно в 30 раз меньше, чем было на вероятном пике 11 миллиардов лет назад. Если эта тенденция сохранится, во Вселенной прибавится в дальнейшем лишь 5% звезд. Мы живем во Вселенной, в которой преобладают старые звезды. Основное действие во Вселенной происходило миллиарды лет назад!»

Важно, что это позволяет объяснить ранее сбивавшее с толку расхождение между количеством звезд, которые мы можем наблюдать, и тем, сколько звезд, как мы полагаем, должно было быть создано вселенной. Первое поколение звезд, вероятно, было крайне большим по размерам – в сотни раз больше нашего Солнца – и должно было быстро сжечь свое топливо, превратиться в сверхновые и погибнуть, порождая рассеянные диски пыли, из которых потом формировались звезды и планетные системы.

Результаты исследования это подтверждают, демонстрируя, что девять миллиардов лет назад, после первого поколения звезд, звездообразование резко замедлилось. После этого для нового рождения такого же числа звезд – второй половины наблюдаемого звездообразования - потребовалось в пять раз больше времени. Данные других исследований, использовавших меньшую выборку или другие методы, также соответствуют разработанному учеными графику и подтверждают теорию «раннего пика и стремительного спада». Новое исследование было опубликовано в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Его можно прочитать здесь.