Teleskopi su poput vremeplova, a astronomi ih koriste kako bi pronašli prve zvijezde koje su ikada nastale u svemiru. Ove rane generacije zvijezda, poznate kao zvijezde populacije III, bile su ključne za oblikovanje svemira kakvog danas poznajemo.
U ranim fazama svemira nije bilo zvijezda koje bi osvjetljavale prostranstva. Kako prenosi Popular Science, to razdoblje, poznato kao “mračno doba,” uslijedilo je nekoliko stotina tisuća godina nakon Velikog praska. U to vrijeme postojali su samo najlakši elementi—uglavnom vodik i helij—koji su se prostirali kroz mlad svemir u obliku tamne i hladne magle. Nakon nekoliko stotina milijuna godina, iz te magle vodika i helija počele su se formirati prve zvijezde, osvjetljavajući svemir i stvarajući prve galaksije. Ovo razdoblje, od trenutka rođenja prvih zvijezda do oko milijardu godina nakon Velikog praska, poznato je kao epoha reionizacije.
Presudna uloga zvijezda populacije III
“Prijelaz iz mračnog svemira ispunjenog samo vodikom i helijem do današnjih galaksija, zvijezda, planeta i metala iznimno je temeljna promjena,” kaže William Lake, astronom sa Sveučilišta Kalifornija u Los Angelesu (UCLA). Budući da su zvijezde populacije III bile prve, one su pokrenule ove ključne promjene u svemiru, stvarajući uvjete i elementarne obilnosti iz kojih su se kasnije formirale zvijezde u našoj galaksiji.
Ove rane generacije zvijezda bile su potpuno drugačije od današnjih, poput Sunca. U trenutku njihova nastanka, prije milijardi godina, uvjeti u svemiru bili su drastično različiti. Današnje zvijezde sadrže razne teže elemente poput ugljika, dušika, kisika i željeza—ali nijedan od tih elemenata nije postojao kada su se rodile zvijezde populacije III. Teži elementi tek su trebali nastati u intenzivnim kozmičkim pećima unutar jezgri zvijezda.
Izazov promatranja prvih zvijezda
Kako je moguće proučavati zvjezdane pretke koji su izumrli prije milijardi godina? Zahvaljujući konačnoj brzini svjetlosti, potrebno je vrijeme da svjetlost iz udaljenih dijelova svemira stigne do nas. To zapravo čini teleskope vrstom “stroja za gledanje u prošlost,” gdje se objekti udaljeni od nas prikazuju onako kako su izgledali u prošlosti, kada je svjetlost prvi put krenula na svoje dugo putovanje.
Međutim, još nismo uspjeli vidjeti zvijezde populacije III. Dio razloga zašto je to tako teško jest činjenica da je sve u udaljenom svemiru jako crveno. Kako se doslovno tkanje prostora-vremena rasteže, rastežu se i svjetlosni valovi na svom putu prema nama, pomičući ih prema infracrvenom ili čak mikrovalnom dijelu elektromagnetskog spektra. To znači da je za promatranje ovih vrlo ranih zvijezda i galaksija potreban specijalizirani teleskop sposoban za infracrveno promatranje. A astronomi su dobili najveći i najbolji teleskop ikada napravljen za tu svrhu: Svemirski teleskop James Webb (JWST).
JWST i potraga za prvim zvijezdama
Iako JWST ne može doseći sam početak svemira, može pogledati prilično daleko—do samo milijardu godina nakon nastanka svemira, u vrijeme epohe reionizacije. Iako su zvijezde populacije III tada još uvijek postojale, počele su se skrivati među “normalnijim” zvijezdama, sljedećom generacijom poznatom kao zvijezde populacije II.
Još jedan izazov u promatranju ovako udaljenih zvijezda jest činjenica da su objekti koji su toliko udaljeni od nas izuzetno maleni iz naše perspektive i nevjerojatno slabi. Stoga je prilično nevjerojatno da ćemo vidjeti pojedinačne zvijezde populacije III, ali astronomi i dalje imaju nekoliko ideja kako pronaći dokaze o ovim neuhvatljivim ranim zvijezdama.
S JWST-om, astronomi se nadaju osloniti na dodatno povećanje koje nudi sam svemir—gravitacijske leće, gdje se svjetlost savija oko masivnih objekata u svemiru. Međutim, taj pristup zahtijeva malo sreće. Gravitacijske leće nisu nešto što možemo napraviti po želji; one moraju biti pružene od strane svemira.
Tragovi i budući planovi
Ipak, postoje i neke prilike da se ove zvijezde uoče bliže nama, otprilike milijardu godina kasnije u povijesti svemira, ali s mnogim drugim modernim zvijezdama u blizini, to je poput pronalaženja igle u plastu sijena. Astronomi imaju nekoliko tragova gdje bi mogli tražiti. Neke simulacije pokazuju da bi čisti plin koji se ulijeva na rubove velikih galaksija mogao potaknuti formiranje zvijezda populacije III.
Za sada, astronomi imaju jednog kandidata za moguću zvijezdu populacije III koju su uočili s JWST-om, poznatu kao Earendel. Ova zvijezda potječe iz razdoblja manje od milijardu godina nakon Velikog praska, a bila je vidljiva zahvaljujući jednoj od onih praktičnih gravitacijskih leća. Ipak, pred astronomima je još puno posla prije nego što budu sigurni da su doista pronašli prvu generaciju zvijezda. “Još uvijek nema konačnih dokaza da je Earendel zvijezda populacije III,” kaže Sahil Hegde, astronom sa Sveučilišta Kalifornija u Los Angelesu (UCLA). No, JWST će sigurno nastaviti s potragom, i možda ćemo napokon jasno vidjeti zvjezdane pretke u nadolazećim godinama, osvjetljavajući naše razumijevanje reionizacije baš kao što su oni osvijetlili rani svemir.
Pozdrav svima! Hvala što čitate Kozmos.hr! Ja sam Ivan i dugi niz godina pišem o svermiu, astronomiji, znanosti, povijesti i arheologiji, a imao sam priliku sudjelovati i u dokumentarcima Science Discovery-ja te History Channel-a.
