Primele stele din cosmos ar fi putut avea o masă de peste 10.000 de ori mai mare decât cea a Soarelui, de aproximativ 1.000 de ori mai mare decât cele mai mari stele care trăiesc în prezent, potrivit unui nou studiu;
În prezent, cele mai mari stele au 100 de mase solare. Dar universul timpuriu era un loc mult mai exotic, plin de stele mega-gigant care trăiau repede și mureau foarte, foarte tinere, au descoperit cercetătorii.
Și odată ce acești giganți blestemați s-au stins, condițiile nu au fost niciodată potrivite pentru ca ei să se formeze din nou.
Evul Mediu întunecat cosmic
Cu mai mult de 13 miliarde de ani în urmă, la scurt timp după Big Bang, universul nu avea stele. Nu era nimic mai mult decât o supă caldă de gaz neutru, alcătuită aproape în întregime din hidrogen și heliu. De-a lungul a sute de milioane de ani, însă, acest gaz neutru a început să se adune în sfere de materie din ce în ce mai dense. Această perioadă este cunoscută sub numele de Evul Mediu întunecat cosmic.
În universul actual, bilele dense de materie se prăbușesc rapid pentru a forma stele. Dar acest lucru se datorează faptului că universul modern are ceva ce lipsea universului timpuriu: o mulțime de elemente mai grele decât hidrogenul și heliul. Aceste elemente sunt foarte eficiente în ceea ce privește radiația de energie. Acest lucru permite ca aglomerările dense să se micșoreze foarte rapid, prăbușindu-se până la densități suficient de mari pentru a declanșa fuziunea nucleară – procesul care alimentează stelele prin combinarea elementelor mai ușoare cu cele mai grele.
Dar singura modalitate de a obține elemente mai grele este prin același proces de fuziune nucleară. Mai multe generații de stele care s-au format, au fuzionat și au murit au îmbogățit cosmosul până la starea sa actuală.
Fără capacitatea de a elibera rapid căldura, prima generație de stele a trebuit să se formeze în condiții mult diferite și mult mai dificile.
Fronturi reci
Pentru a înțelege puzzle-ul acestor prime stele, o echipă de astrofizicieni a apelat la simulări computerizate sofisticate ale epocii întunecate pentru a înțelege ce se întâmpla pe atunci. Aceștia și-au prezentat descoperirile în luna ianuarie într-un articol publicat în baza de date de tipărire prealabilă arXiv și trimis pentru evaluare de către colegi la Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Noua lucrare prezintă toate ingredientele cosmologice obișnuite: materia întunecată care ajută la creșterea galaxiilor, evoluția și aglomerarea gazului neutru și radiația care poate răci și uneori reîncălzi gazul. Dar lucrarea lor include ceva ce altora le-a lipsit: fronturi reci – fluxuri de materie răcită care se deplasează rapid – care se izbesc de structurile deja formate.
Cercetătorii au descoperit că o rețea complexă de interacțiuni a precedat formarea primei stele. Gazele neutre au început să se adune și să se aglomereze. Hidrogenul și heliul au eliberat puțină căldură, ceea ce a permis ca aglomerările de gaz neutru să atingă încet densități mai mari.
Dar aglomerările de mare densitate au devenit foarte calde, producând radiații care au rupt gazul neutru și l-au împiedicat să se fragmenteze în multe aglomerări mai mici. Acest lucru înseamnă că stelele create din aceste aglomerări pot deveni incredibil de mari.
Stele supermasive
Aceste interacțiuni de tip "dus-întors" între radiație și gaz neutru au condus la acumulări masive de gaz neutru– începuturile primelor galaxii. Gazul din adâncul acestor proto-galaxii a format discuri de acreție care se rotesc rapid – inele de materie care curg rapid și care se formează în jurul obiectelor masive, inclusiv găurile negre din universul modern.
Între timp, la marginile exterioare ale proto-galaxiilor, fronturi reci de gaz au început să plouă. Cele mai reci și mai masive fronturi au pătruns în proto-galaxii până la discul de acreție.
Aceste fronturi reci s-au izbit de discuri, crescând rapid atât masa, cât și densitatea acestora până la un prag critic, permițând astfel apariția primelor stele.
Acele prime stele nu erau niște fabrici de fuziune obișnuite. Erau aglomerări gigantice de gaz neutru care își aprindeau nucleele de fuziune deodată, sărind peste etapa în care se fragmentează în bucăți mici. Masa stelară rezultată a fost uriașă.
Aceste prime stele ar fi fost incredibil de strălucitoare și ar fi trăit o viață extrem de scurtă, mai puțin de un milion de ani. (În universul modern, stelele pot trăi miliarde de ani). După aceea, ele ar fi murit în explozii furioase de supernove.
Aceste explozii ar fi transportat produsele reacțiilor interne de fuziune, elemente mai grele decât hidrogenul și heliul, care au alimentat următoarea rundă de formare a stelelor. Dar acum, contaminat de elemente mai grele, procesul nu s-a mai putut repeta, iar acei monștri nu vor mai apărea niciodată pe scena cosmică.
