Nancy Grace Roman teleskop bi mogao otkriti prve zvijezde u svemiru

U početku je svemir bio tako vruć i gust da svjetlost nije mogla putovati daleko. Fotoni su se emitirali, raspršivali i apsorbirali jednako brzo kao fotoni u središtu najsjajnijih zvijezda. No, s vremenom se svemir širio i hladio do točke kada je postao proziran, i sjaj rođenja Velikog praska mogao je putovati kroz prostor i vrijeme milijardama godina. Još uvijek ga vidimo kao mikrovalnu kozmičku pozadinu. Kako se svemir širio, postao je mračan, ispunjen samo toplim oblacima vodika i helija. S vremenom su se ti oblaci srušili i formirali prve zvijezde, te je svjetlost ponovno ispunila nebesa.

Moderne zvijezde

Nijedna od današnjih zvijezda nije bila među tim prvim zvijezdama. Moderne zvijezde su bogate elementima poput ugljika i željeza. Teži elementi su se formirali samo u zvjezdanim jezgrama i drugim astrofizičkim procesima. Prve zvijezde bile su sastavljene samo od vodika i helija. Morale su biti masivne zvijeri, s kratkim životima koji su završili sjajnim supernova eksplozijama.

Ostali su samo njihovi ostaci. Provedeno je nekoliko dubokih svemirskih potraga za ovim prvim zvijezdama, ali dosad ih nismo vidjeli. Postoje neki neizravni dokazi o njima u udaljenom svemiru, ali još uvijek nismo vidjeli njihovo svjetlo. Sada nova studija objavljena na otvorenom serveru arXiv tvrdi da bi Nancy Grace Roman svemirski teleskop mogao uhvatiti njihovu umiruću svjetlost.

Wide-Field Infrared Survey Telescope

Formalno poznat kao Wide-Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), Roman svemirski teleskop planira se lansirati krajem 2026. godine. Poput JWST-a, promatrat će svemir u infracrvenom spektru, ali Roman će imati šire vidno polje. To će mu bolje omogućiti da pronađe jako crveno pomaknuto svjetlo prvih zvijezda. Međutim, autori napominju da, s obzirom na kratak životni vijek ovih prvih zvijezda, Roman vjerojatno neće moći izravno promatrati te zvijezde. Umjesto toga, predlažu da se traže dokazi o tim zvijezdama dok ih crna rupa konzumira.

Konkretno, tim predlaže traženje tzv. događaja plimnog poremećaja (Tidal Disruption Events – TDE). Kada zvijezda prođe blizu crne rupe, gravitacijske plimne sile crne rupe mogu je rastrgati. Kao rezultat, ostaci zvijezde mogu se raspršiti u velikom luku. Taj proces traje neko vrijeme i stvara tok zagrijanog plina.

Emisijski spektri

Autori su modelirali emisijske spektre ovog plina za zvijezdu prve generacije i otkrili da imaju jedinstveni potpis koji traje znatno vrijeme. Veći dio svjetlosti s takvog TDE-a emitirao bi se u jakom ultraljubičastom svjetlu, ali budući da bi se dogodili na kozmičkom crvenom pomaku od oko z = 10, svjetlost koju bismo vidjeli bila bi pomaknuta prema infracrvenom, što bi bilo vidljivo JWST-u i Roman svemirskom teleskopu.

Autori napominju da stopa pojavljivanja TDE-a za zvijezde prve generacije ovisi o nekoliko čimbenika, ali uz razumne procjene Roman bi mogao očekivati desetke ovih TDE-a godišnje. Dakle, za nekoliko godina možda ćemo konačno moći uhvatiti posljednju umiruću svjetlost prvih zvijezda.

Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram –t.me/kozmoshr