Първите звезди в Космоса може да са били с маса над 10 000 пъти по-голяма от тази на Слънцето, т.е. около 1000 пъти по-голяма от най-големите звезди, живеещи днес, установи ново проучване.
В днешно време най-големите звезди са с маса 100 слънчеви маси. Но ранната Вселена е била много по-екзотично място, изпълнено с мегагиганти, които са живели бързо и са умирали много, много млади, установиха изследователите.
И след като тези обречени гиганти умират, условията никога не са били подходящи, за да се формират отново.
Космическите тъмни векове
Преди повече от 13 милиарда години, малко след Големия взрив, във Вселената не е имало звезди. Съществувала е само топла супа от неутрален газ, почти изцяло съставена от водород и хелий. В продължение на стотици милиони години обаче този неутрален газ започнал да се натрупва във все по-плътни кълба материя. Този период е известен като космически тъмни векове.
В съвременната Вселена плътните кълба от материя бързо се свиват и образуват звезди. Но това се дължи на факта, че съвременната Вселена има нещо, което е липсвало на ранната: много елементи, по-тежки от водорода и хелия. Тези елементи са много ефективни в излъчването на енергия навън. Това позволява на плътните струпвания да се свиват много бързо и да достигнат достатъчно висока плътност, за да се задейства ядреният синтез – процесът, който захранва звездите чрез комбиниране на по-леки елементи в по-тежки.
Но единственият начин да се получат по-тежки елементи е чрез същия процес на ядрен синтез. Многобройни поколения звезди, които се формират, сливат и умират, обогатяват космоса до сегашното му състояние.
Без способността за бързо отделяне на топлина първото поколение звезди е трябвало да се формира при много по-различни и много по-трудни условия.
Студени фронтове
За да разберат загадката на тези първи звезди, екип от астрофизици се обърна към сложни компютърни симулации на тъмните векове, за да разбере какво се е случвало тогава. Те съобщиха за своите открития през януари в статия, публикувана в базата данни за предпечатни публикации arXiv и представена за рецензиране в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Новата работа включва всички обичайни космологични съставки: тъмна материя, която помага за растежа на галактиките, еволюция и струпване на неутрален газ и радиация, която може да охлади, а понякога и да подгрее газа. Но тяхната работа включва нещо, което липсва на други: студени фронтове – бързо движещи се потоци от охладена материя – които се удрят във вече формирани структури.
Изследователите откриват, че сложна мрежа от взаимодействия е предшествала образуването на първите звезди. Неутралният газ започва да се събира и струпва. Водородът и хелият отделят малко топлина, което позволява на струпванията на неутралния газ бавно да достигнат по-висока плътност.
Но струпванията с висока плътност стават много топли и произвеждат радиация, която разкъсва неутралния газ и му пречи да се разпадне на много по-малки струпвания. Това означава, че звездите, създадени от тези струпвания, могат да станат невероятно големи.
Свръхмасивни звезди
Тези взаимодействия между радиация и неутрален газ водят до образуването на огромни масиви от неутрален газ– началото на първите галактики. Газът, намиращ се дълбоко в тези протогалактики, образува бързо въртящи се акреционни дискове – бързо течащи пръстени от материя, които се образуват около масивни обекти, включително черни дупки в съвременната Вселена.
В същото време по външните краища на протогалактиките се спускат студени фронтове от газ. Най-студените и най-масивните фронтове проникват в протогалактиките чак до акреционния диск.
Тези студени фронтове се удрят в дисковете, като бързо увеличават масата и плътността им до критичен праг, което позволява появата на първите звезди.
Тези първи звезди не са били обикновени фабрики за термоядрен синтез. Те бяха гигантски струпвания на неутрален газ, които запалваха ядрата си наведнъж, прескачайки етапа, в който се раздробяват на малки части. Получената в резултат на това звездна маса беше огромна.
Първите звезди са били невероятно ярки и са живели изключително кратко - по-малко от един милион години. (Звездите в съвременната Вселена могат да живеят милиарди години). След това те биха загинали в яростни взривове на свръхнови.
Тези взривове биха пренесли продуктите от вътрешните реакции на синтез – елементи, по-тежки от водород и хелий – които след това са дали началото на следващия цикъл на звездообразуване. Но сега, замърсен с по-тежки елементи, процесът не би могъл да се повтори и тези чудовища никога повече няма да се появят на космическата сцена.
