Wgląd w początki kosmosu
Niestety póki astronomowie nie są w stanie zajrzeć w kosmos tak daleko, by na własne oczy zobaczyć pierwsze gwiazdy powstałe po Wielkim Wybuchu. Nawet nowo wystrzelony Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba na to nie powstała. Dlatego aby dowiedzieć się, jak wyglądał młody Wszechświat, naukowcy korzystają z zaawansowanych symulacji komputerowych.
Astronomowie od lat zadają sobie pytanie, jakie właściwości mogły mieć pierwsze gwiazdy. Zgodnie z niektórymi wczesnymi szacunkami podejrzewano, że pierwsze gwiazdy mogły być setki razy masywniejsze od Słońca. Późniejsze symulacje sugerowały zaś, że charakteryzowały się bardziej „przeciętnymi” rozmiarami.
Ostatnio pewien zespół japońskich astronomów przeprowadził nową rundę symulacji i doszedł do bardzo zaskakujących wniosków. W ramach tych symulacji przyjrzano się zjawisku tak zwanej zimnej akrecji.
Gwiazdy, które trudno sobie wyobrazić
Zimna akrecja to proces, na drodze którego, zgodnie z teorią, mogą powstawać duże gwiazdy. To dlatego, że narodziny dużej gwiazdy wymagają szybkiego zbicia ze sobą, w obszarze o małej objętości, ogromnych ilości materii. Musi to nastąpić bez ogrzania tej materii, ponieważ zapobiegłoby ono zapadnięciu się jej w gwiazdę.
Aby nie doszło do ogrzania materii, musi mieć miejsce jakiś proces powodujący odprowadzanie z niej ciepła. Wcześniejsze symulacje wskazywały na to, że we wczesnych galaktykach pojawiały się gęste kieszenie materii, które szybko ochładzały się, emitując promieniowanie. Symulacje te charakteryzowały się jednak zbyt niską rozdzielczością, aby naukowcy mogli przyjrzeć się bliżej ewolucji tych kieszeni.
Nowe, dokładniejsze symulacje przeprowadzone przez japońskich naukowców pokazały, jak zachowywały się wspomniane gęste kieszenie, które mogły powstawać we wczesnym Wszechświecie. Ujawniły one, że duże przepływy zimnej, gęstej materii mogły uderzać w dyski akrecyjne w centrum gigantycznych skupisk materii, prowadząc do powstania fal uderzeniowych. Fale uderzeniowe szybko destabilizowała gaz i powodowały natychmiastowe zapadanie się dużych skupisk materii.
Omawiane kieszenie mogły być dziesiątki tysięcy razy masywniejsze niż Słońce, a w niektórych przypadkach nawet 100 tysięcy razy masywniejsze niż Słońce. Mogły z nich powstawać absolutnie gigantyczne gwiazdy – tak zwane supermasywne gwiazdy. Nie sposób zobrazować sobie tego, jak wielkie musiały być te obiekty.
Oczywiście w tej chwili naukowcy nie wiedzą, czy supermasywne gwiazdy faktycznie istniały we wczesnym Wszechświecie. Mają jednak nadzieję, że przyszłe obserwacje pozwolą to ustalić. Takie gwiazdy nie mogły jednak istnieć długo – im gwiazda większa, tym szybciej zużywa bowiem swoje paliwo. Z czasem zapewne zapadły się one w czarne dziury.
Źródło: arXiv, fot. tyt. ESO/M. Kornmesser