Шаровому скоплению у центра Млечного Пути 13,4 миллиарда лет

Тусклое скопление звёзд, скрытое за плотной пылевой завесой близ центра Млечного Пути, сформировалось, когда Вселенной было всего несколько сотен миллионов лет. Группа астрономов, работающих преимущественно в Чили, впервые определила возраст этого шарового скопления по звёздам, которые действительно могут служить своего рода часами; результат относит его к числу древнейших объектов нашей галактики.

Значение этого открытия выходит далеко за пределы одного скопления. Ничто не может быть старше Вселенной, поэтому возраст самых древних звёзд, который удаётся определить, задаёт нижнюю границу её возраста — и это скопление теперь вплотную подходит к этой границе.

Согласно новой оценке, возраст скопления, каталогизированного как VVV CL001, составляет 13,4 миллиарда лет с погрешностью 0,4 миллиарда лет. Возраст Вселенной оценивается примерно в 13,8 миллиарда лет, то есть звёзды скопления родились приблизительно через 400 миллионов лет после Большого взрыва. Более ранние исследования датировали VVV CL001 примерно 12 миллиардами лет, однако ни одно из них не смогло заглянуть достаточно глубоко в скопление, чтобы определить его возраст напрямую.

Исследование выполнено под руководством Хулио Оливареса Карвахаля (Julio Olivares Carvajal) из Обсерватории Каподимонте INAF в Неаполе, Италия, и Папского католического университета Чили; статья принята журналом Astronomy & Astrophysics.

Как датировать звёздное скопление, которое едва удаётся увидеть

VVV CL001 находится в созвездии Стрельца, в густонаселённом балдже вокруг галактического центра. Между нами и скоплением лежит столько межзвёздной пыли, что его видимый свет ослабляется примерно в 5 000 раз. Астрономам удалось обнаружить его только на инфракрасных снимках телескопа VISTA Европейской южной обсерватории — небольшую тусклую группу, затерянную среди миллионов звёзд переднего плана.

Первой задачей было установить, какие звёзды действительно принадлежат скоплению. Команда сопоставила инфракрасные изображения, полученные камерой FourStar на 6,5-метровом телескопе Magellan Baade в обсерватории Лас-Кампанас в Чили, с более новыми снимками космического телескопа Hubble, охватывающими почти 13 лет наблюдений. Звёзды скопления совместно смещаются по небу, тогда как полевые звёзды движутся в других направлениях. Статистический анализ этих движений позволил выделить 155 звёзд-членов скопления — значительно больше, чем в любом предыдущем исследовании.

Второй задачей было определить расстояние. Учёные обнаружили две звезды на горизонтальной ветви скопления — стадии, на которой старые звёзды с предсказуемой яркостью сжигают гелий, — и использовали их вместе с данными камеры Dark Energy Camera на 4-метровом телескопе Blanco в Чили. Результат составил около 24 000 световых лет с неопределённостью приблизительно 1 500 световых лет — самое точное на сегодняшний день измерение расстояния до этого скопления.

Лишь после этого удалось считать показания звёздных часов. Все звёзды в шаровом скоплении рождаются примерно одновременно, а более массивные из них первыми исчерпывают водород в своих ядрах. Точка, в которой звёзды только начинают покидать главную последовательность, называемая точкой поворота, с возрастом скопления смещается к более тусклым и красным звёздам. Глубокие инфракрасные изображения Hubble впервые достигли этой точки поворота. Два независимых набора моделей звёздной эволюции дали значения 13,47 и 13,39 миллиарда лет, которые команда объединила в оценку 13,4 миллиарда лет.

Насколько древними являются 13,4 миллиарда лет

Возраст Солнца составляет около 4,6 миллиарда лет, поэтому VVV CL001 почти втрое старше. Его звёзды уже светили, когда первые галактики ещё только собирались воедино. Космический телескоп James Webb начал различать компактные новорождённые звёздные скопления внутри далёких галактик, увеличенных гравитационным линзированием; некоторые из них видны такими, какими они были в первый миллиард лет существования Вселенной. Авторы утверждают, что VVV CL001 — один из сохранившихся представителей этого первого поколения, который и сегодня продолжает обращаться по орбите.

В Млечном Пути известно около 170 шаровых скоплений, и самые древние из них находятся в балдже. Возраст NGC 6558 оценивается в 13,2 миллиарда лет, NGC 6256 — в 13 миллиардов, а HP1 — в 12,9 миллиарда. Другая группа исследователей в этом году оценила возраст скопления балджа Ton 2 в 13,6 миллиарда лет. По одному лишь возрасту VVV CL001 входит в эту тесную группу, а не оказывается безусловно впереди неё.

Его отличает химический состав. Относительно водорода звёзды VVV CL001 содержат железа примерно 0,6% от доли, характерной для Солнца, что делает его самым бедным металлами из известных шаровых скоплений балджа. Тяжёлые элементы накапливаются с каждым поколением звёзд, поэтому скопление с настолько малым их содержанием, скорее всего, сформировалось из почти первичного газа. Именно поэтому авторы называют его серьёзным кандидатом на звание древнейшего скопления Галактики, а не просто одним из самых старых.

Уроженец ядра Галактики, способный повлиять на оценку возраста Вселенной

Остальную часть истории рассказывает орбита. Новое расстояние помещает VVV CL001 на вытянутую орбиту, которая никогда не уводит его дальше примерно чем на 7 300 световых лет от галактического центра и приближается к нему примерно до 2 100 световых лет. Такая траектория указывает, что это уроженец ядра Млечного Пути, родившийся в самой протогалактике, а не скопление, позднее захваченное у проходившей карликовой галактики. То, что оно так долго выживало настолько близко к центру, где гравитация разрывает большинство скоплений, по оценке авторов, означает, что первоначально его масса могла составлять около миллиона солнечных масс.

Космологическая значимость связана с давним спором. Измерения скорости расширения Вселенной расходятся, и более высокое значение, если оно верно, предполагает несколько более молодую Вселенную. Очень старые звёзды ограничивают степень её возможного омоложения. В выводах авторы пишут, что, если VVV CL001 подтвердится как скопление такого возраста, родившееся в Галактике, возраст Млечного Пути и, возможно, самой Вселенной придётся пересмотреть.

Чего это не решает

Заявленная погрешность в 0,4 миллиарда лет — лишь часть общей ошибки. Команда добавляет систематическую неопределённость около 1 миллиарда лет, связанную с расстоянием, которое всё ещё остаётся самым слабым звеном. При использовании немного меньшего расстояния из предыдущей работы тот же метод даёт 13,7 миллиарда лет — практически возраст Вселенной. Авторы отмечают, что это работает в обе стороны: скопление может быть дальше и моложе, но не намного ближе, иначе его звёзды оказались бы старше космоса.

Даже Hubble не запечатлел точку поворота полностью — наиболее чувствительную часть измерения возраста. Подтвердить удалось только две звезды горизонтальной ветви; ни одна из пульсирующих звёзд типа RR Лиры, часто используемых как индикаторы расстояния, не принадлежит скоплению, а пыль перед ним распределена неоднородно. Любая оценка возраста также зависит от моделей звёздной эволюции, которые в данном случае согласуются между собой, но опираются на многие общие допущения.

Остаётся и расхождение с прежними работами. Предыдущие оценки около 12 миллиардов лет основывались на менее глубоких изображениях, которые не достигали точки поворота, поэтому команда считает собственный результат более надёжным, однако ни одна независимая группа ещё не повторила это измерение. Пока что вывод о местном происхождении скопления основан на его орбите; подробный химический анализ всё ещё может указать на раннее слияние.

Частые вопросы о древнейших звёздных скоплениях Млечного Пути

Что такое шаровое скопление?

Шаровое скопление — это плотный шар из десятков тысяч или миллионов звёзд, удерживаемых собственной гравитацией. Его звёзды сформировались одновременно из одного газового облака, поэтому имеют общий возраст и сходный химический состав.

Какое звёздное скопление является самым старым в Млечном Пути?

Однозначного лидера нет. Возраст нескольких скоплений в галактическом балдже оценивается в диапазоне примерно от 13 до 13,6 миллиарда лет, и интервалы погрешностей перекрываются. VVV CL001 с возрастом 13,4 миллиарда лет и самым низким содержанием железа среди всех скоплений балджа теперь является одним из наиболее убедительных кандидатов.

Как астрономы определяют возраст звёздного скопления?

Они находят точку поворота — момент на диаграмме, где звёзды скопления как раз исчерпывают водород в своих ядрах. Более массивные звёзды выгорают первыми, поэтому по мере старения скопления точка поворота смещается к более тусклым и красным звёздам. Сопоставление её положения с моделями звёздной эволюции позволяет определить возраст, если известны расстояние и ослабление света пылью.

Может ли звезда быть старше Вселенной?

Нет. Когда оценка возраста немного превышает 13,8 миллиарда лет — возраст Вселенной, — объяснение следует искать в пределах погрешности или в расстоянии. Для VVV CL001 этот предел служит проверкой: он исключает возможность того, что скопление находится намного ближе, чем показывает новое измерение.

Спектры позволят установить, где родилось VVV CL001

VVV CL001 было открыто в 2011 году в ходе обзора внутренней области Млечного Пути VVV, выполненного телескопом VISTA. Статья была подана в сентябре 2026 года, принята 20 октября и в тот же день размещена на сервере arXiv. Команда сообщает, что вскоре будут доступны новые, более глубокие оптические наблюдения скопления, которые помогут обнаружить больше звёзд его горизонтальной ветви; также исследователи готовят спектроскопию высокого разрешения, чтобы по отдельности измерить содержание нескольких химических элементов. Эти содержания должны показать, родилось ли VVV CL001 в ядре Млечного Пути, как предполагает его орбита, или прибыло в результате слияния в первый миллиард лет существования Галактики.

Источник: Olivares Carvajal et al., «VVV CL001: A strong candidate for the most ancient star cluster in the Galaxy,» Astronomy & Astrophysics (accepted), 2026. arXiv: 2610.27969

Теги: астрономия, Hubble, Млечный Путь, VISTA, VVV CL001, возраст Вселенной