Pierwsze gwiazdy we wszechświecie mogły mieć masę 10 000 razy większą od nich słońceokoło 1000 razy masywniejsze niż największe obecnie żyjące gwiazdy, wynika z nowych badań.
Obecnie największe gwiazdy mają masę 100 mas Słońca. Naukowcy odkryli, że wczesny wszechświat był znacznie bardziej egzotycznym miejscem, wypełnionym gigantycznymi gwiazdami, które żyły szybko i umierały bardzo młodo.
Kiedy ci skazani na zagładę giganci umarli, warunki nie były odpowiednie dla ich ponownego powstania.
Kosmiczne ciemne wieki
Ponad 13 miliardów lat temu, nie tak dawno temu wielka eksplozjaWszechświat nie ma gwiazd. Nie było nic poza ciepłą zupą gazu ziemnego, składającą się prawie wyłącznie z wodoru i helu. Jednak przez setki milionów lat ten neutralny gaz zaczął gromadzić się w coraz gęstsze kule materii. Ten okres jest znany jako kosmiczne ciemne wieki.
We współczesnym wszechświecie kule gęstej materii szybko zapadają się, tworząc gwiazdy. Ale to dlatego, że współczesny wszechświat ma coś, czego brakowało we wczesnym wszechświecie: wiele pierwiastków cięższych niż wodór i hel. Przedmioty te są bardzo skuteczne w promieniowaniu energii. Dzięki temu gęste kępy kurczą się bardzo szybko i zapadają do gęstości wystarczająco dużej, aby je przenieść Fuzja nuklearna Proces, który zasila gwiazdy poprzez łączenie lżejszych pierwiastków w cięższe.
Ale jedynym sposobem na uzyskanie cięższych pierwiastków jest przede wszystkim sam proces syntezy jądrowej. Wiele pokoleń formowania się gwiazd, łączenia i śmierci wzbogaciło wszechświat do jego obecnego stanu.
Bez możliwości szybkiego uwalniania ciepła pierwsza generacja gwiazd musiałaby powstać w znacznie innych i trudniejszych warunkach.
zimne fronty
Aby zrozumieć tajemnicę tych pierwszych gwiazd, zespół astrofizyków zwrócił się do zaawansowanych symulacji komputerowych Ciemnych Wieków, aby zrozumieć, co się wtedy działo. Zgłosili swoje odkrycia w styczniu w artykule Opublikowano w bazie preprintów arXiv Został przesłany do recenzji w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Nowa praca przedstawia wszystkie typowe kosmiczne składniki: ciemną materię wspomagającą wzrost galaktyk, ewolucję i gromadzenie gazu neutralnego oraz promieniowanie, które może ochłodzić, a czasem ponownie ogrzać gaz. Ale ich praca zawiera coś, czego brakuje innym: zimne fronty – szybko poruszające się strumienie schłodzonej materii – zderzające się z już uformowanymi strukturami.
Naukowcy odkryli, że złożona sieć interakcji poprzedziła formowanie się pierwszej gwiazdy. Gaz neutralny zaczyna się zlepiać i zlepiać. Wodór i hel wydzielały bardzo mało ciepła, pozwalając grudkom neutralnego gazu powoli osiągać wyższą gęstość.
Ale grudki o dużej gęstości stały się bardzo ciepłe, wytwarzając promieniowanie, które oddzielało neutralny gaz i zapobiegało jego rozpadowi na wiele mniejszych grudek. Oznacza to, że gwiazdy utworzone z tych gromad mogą stać się niewiarygodnie duże.
masywne gwiazdy
Te wzajemne oddziaływania między promieniowaniem a gazem neutralnym doprowadziły do powstania ogromnych skupisk gazu neutralnego – zalążków pierwszych galaktyk. Gaz w głębinach tych pierwotnych galaktyk tworzył szybko obracające się dyski akrecyjne — szybko płynące pierścienie materii, które tworzyły się wokół masywnych obiektów, w tym m.in. czarne dziury we współczesnym wszechświecie.
Tymczasem na zewnętrznych krawędziach protogalaktyk zimne fronty wylewały deszcz gazu. Najzimniejsze i największe fronty penetrowały protogalaktyki aż do dysku akrecyjnego.
Te zimne fronty zderzyły się z dyskami, gwałtownie zwiększając ich masę i gęstość do krytycznego progu, umożliwiając pojawienie się pierwszych gwiazd.
Te pierwsze gwiazdy nie były zwykłymi fabrykami syntezy jądrowej. Były to gigantyczne bryły neutralnego gazu, które natychmiast zapalały swoje jądra termojądrowe, pomijając etap, w którym rozpadły się na małe kawałki. Powstała gromada gwiazd była masywna.
Te pierwsze gwiazdy były niewiarygodnie jasne i żyły bardzo krótko, mniej niż milion lat. (Gwiazdy we współczesnym wszechświecie mogą żyć miliardy lat). Potem zginęli w wściekłych wybuchach supernowych.
Eksplozje te przenosiłyby produkty wewnętrznych reakcji syntezy jądrowej – pierwiastki cięższe niż wodór i hel – które z kolei zapoczątkowałyby kolejną rundę formowania się gwiazd. Ale teraz, gdy są zanieczyszczone cięższymi pierwiastkami, proces nie może się powtórzyć, a te potwory już nigdy nie pojawią się na kosmicznej scenie.
„Amatorski przedsiębiorca. Profesjonalny ekspert od internetu. Człowiek zombie. Nieuleczalny badacz popkultury”.