Bintang-bintang pertama di alam semesta mungkin memiliki massa lebih dari 10.000 kali massa matahari, sekitar 1.000 kali lebih besar daripada bintang-bintang terbesar yang ada saat ini, demikian hasil penelitian terbaru;
Saat ini, bintang-bintang terbesar berukuran 100 massa Matahari. Tapi, alam semesta dini merupakan tempat yang jauh lebih eksotis, dipenuhi bintang-bintang mega-raksasa yang hidup dengan cepat dan mati dalam usia yang sangat, sangat muda, demikian temuan para peneliti.
Dan setelah raksasa-raksasa terkutuk ini punah, kondisinya tidak akan pernah tepat bagi mereka untuk terbentuk lagi.
Zaman Kegelapan kosmik
Lebih dari 13 miliar tahun yang lalu, tidak lama setelah Big Bang, alam semesta tidak memiliki bintang. Yang ada hanyalah sup hangat gas netral, yang hampir seluruhnya terdiri dari hidrogen dan helium. Namun, selama ratusan juta tahun, gas netral tersebut mulai menumpuk menjadi bola-bola materi yang semakin padat. Periode ini dikenal sebagai Zaman Kegelapan kosmis.
Di alam semesta modern, bola-bola materi yang padat dengan cepat runtuh dan membentuk bintang-bintang. Tapi, itu karena alam semesta modern memiliki sesuatu yang tidak dimiliki alam semesta awal: banyak elemen yang lebih berat daripada hidrogen dan helium. Unsur-unsur ini sangat efisien dalam memancarkan energi. Hal ini memungkinkan gumpalan-gumpalan yang padat menyusut dengan sangat cepat, runtuh hingga mencapai kerapatan yang cukup tinggi untuk memicu terjadinya fusi nuklir, yaitu proses pembentukan bintang dengan cara menggabungkan elemen-elemen yang lebih ringan menjadi elemen-elemen yang lebih berat.
Namun, satu-satunya cara untuk mendapatkan elemen yang lebih berat adalah melalui proses fusi nuklir yang sama. Beberapa generasi bintang yang terbentuk, melebur, dan mati memperkaya alam semesta hingga menjadi seperti sekarang ini.
Tanpa kemampuan untuk melepaskan panas dengan cepat, bintang-bintang generasi pertama harus terbentuk dalam kondisi yang jauh berbeda dan jauh lebih sulit;
Bagian depan yang dingin
Untuk memahami teka-teki bintang-bintang pertama ini, tim astrofisikawan menggunakan simulasi komputer yang canggih pada zaman kegelapan untuk memahami apa yang terjadi saat itu. Mereka melaporkan temuan mereka pada bulan Januari dalam sebuah makalah yang diterbitkan di database pracetak arXiv dan diajukan untuk ditinjau oleh rekan sejawat di Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Karya baru ini menampilkan semua bahan kosmologi yang biasa: materi gelap untuk membantu pertumbuhan galaksi, evolusi dan penggumpalan gas netral, dan radiasi yang dapat mendinginkan dan terkadang memanaskan kembali gas. Namun, penelitian mereka juga menyertakan sesuatu yang tidak dimiliki penelitian lain: cold front atau aliran materi dingin yang bergerak cepat dan menabrak struktur yang sudah terbentuk.
Para peneliti menemukan bahwa jaringan interaksi yang kompleks mendahului pembentukan bintang pertama. Gas netral mulai terkumpul dan menggumpal. Hidrogen dan helium melepaskan sedikit panas, yang memungkinkan gumpalan gas netral perlahan-lahan mencapai kepadatan yang lebih tinggi.
Tapi, gumpalan dengan kerapatan tinggi menjadi sangat hangat, menghasilkan radiasi yang memecah gas netral dan mencegahnya terfragmentasi menjadi gumpalan-gumpalan yang lebih kecil. Artinya, bintang-bintang yang terbentuk dari gumpalan-gumpalan ini bisa menjadi sangat besar.
Bintang supermasif
Interaksi bolak-balik antara radiasi dan gas netral ini menghasilkan kumpulan gas netral yang masif, yang merupakan awal mula dari galaksi-galaksi pertama. Gas di dalam proto-galaksi ini membentuk piringan akresi yang berputar dengan cepat; cincin materi yang mengalir cepat yang terbentuk di sekeliling objek-objek masif, termasuk lubang hitam di alam semesta modern;
Sementara itu, di tepi luar proto-galaksi, lapisan gas dingin menghujani. Bagian terdingin dan paling masif menembus protobintang sampai ke piringan akresi.
Bagian depan yang dingin ini menghantam piringan, dengan cepat meningkatkan massa dan kerapatannya hingga mencapai ambang batas kritis, dan dengan demikian memungkinkan bintang-bintang pertama muncul.
Bintang-bintang pertama itu bukanlah pabrik fusi biasa. Bintang-bintang tersebut merupakan gumpalan gas netral raksasa yang menyulut inti fusi mereka sekaligus, melewatkan tahap di mana mereka terpecah-pecah menjadi bagian-bagian kecil. Massa bintang yang dihasilkan sangat besar.
Bintang-bintang pertama itu akan sangat terang dan akan hidup sangat singkat, kurang dari satu juta tahun. (Bintang-bintang di alam semesta modern bisa hidup milyaran tahun). Setelah itu, mereka akan mati dalam ledakan dahsyat supernova;
Ledakan-ledakan itu akan membawa hasil reaksi fusi internal berupa elemen-elemen yang lebih berat daripada hidrogen dan helium, yang kemudian menjadi bahan baku pembentukan bintang berikutnya. Tapi, setelah terkontaminasi oleh unsur-unsur yang lebih berat, proses tersebut tidak bisa terulang lagi, dan monster-monster itu tidak akan pernah muncul lagi di alam semesta.
