Istraživačka grupa pod vodstvom dr. Ke-Junga Chena s Instituta za astronomiju i astrofiziku pri Akademiji Sinica (ASIAA) iskoristila je sofisticirane tehnike simulacije radijacijske hidrodinamike trodimenzionalnog prostora, zajedno s naprednim modelima fizike supernova, implementirane na superraöunalima. Ovo istraživanje, koje je svoje mjesto našlo u časopisu The Astrophysical Journal, razotkrilo je presudnu ulogu koju masa prvih zvijezda ima u oblikovanju osnovnih karakteristika prvih galaksija, postavljajući nove temelje za razumijevanje ranog svemira.
Kozmička zora
Era kosmičke zore, koja se odvijala između 200 i 400 milijuna godina nakon Velikog praska, simbolizira prelazak iz “kozmičke tamne ere” u doba osvijetljeno prvim zvijezdama (poznatim kao zvijezde Populacije III ili Pop III zvijezde) i galaksijama. U skladu s najnovijim dostignućima kozmoloških istraživanja, proces hijerarhijske akumulacije tamne tvari stvara gravitacijske potencijale koji omogućuju formiranje primitivnih plinova, vodeći konačno do nastanka prvih zvijezda unutar manjih haloa tamne tvari s masom od približno milijun sunčevih masa.
Ovaj proces nije samo obilježio rađanje prvih zvijezda već je pokrenuo i složenu transformaciju rane faze svemira kroz ubrizgavanje radijacije, metala i mase od tih zvijezda i njihovih supernova, vodeći svemir prema sve većoj složenosti. Stoga, kozmička zora predstavlja ključnu faznu tranziciju nakon Velikog praska, dok prelazak od izoliranih prvih zvijezda do formiranja prvih galaksija ostaje jedan od najizazovnijih zadataka u suvremenoj astrofizici.
Kad halo tamne tvari dostigne kritičnu masu od otprilike milijardu sunčevih masa, postaje sposoban podržavati neprekidne cikluse nastanka i eksplozija zvijezda, čime se označava početak formiranja prvih galaksija. Ova sposobnost da se održi proces stvaranja zvijezda, bez značajnog gubitka materijala u međugalaktički prostor, ključna je za njihovu evoluciju. Zanimljivo je da formiranje prvih galaksija nije bilo samo pod utjecajem evolucijskog puta tamne tvari, već je bilo usko povezano i s izuzetno složenom fizikom plinova. Detaljne kemijske reakcije, radijacijski i mehanički povratni učinci od prvih zvijezda i njihovih supernova imali su presudnu ulogu u oblikovanju karakteristika zvjezdanih populacija unutar ovih ranih galaksija.
Masa prvih zvijezda
Dr. Chen i njegov tim uspješno su riješili ovu značajnu zagonetku korištenjem moćnih superračunala za izvođenje izuzetno detaljnih simulacija radijacijske hidrodinamike u 3D, integrirajući kompleksnu fiziku supernova. Njihova istraživanja su pokazala da masa prvih zvijezda igra ključnu ulogu u određivanju fizičkih svojstava prvih galaksija, s posebnim naglaskom na ulogu supernova masivnih prvih zvijezda koje su proizvele značajne količine metala. Ovi metali su ključni za hlađenje primitivnih plinova, omogućavajući stvaranje zvijezda manje mase.
Za razliku od naše Mliječne Staze, s njezinom izraženom spiralnom strukturom, ove rane galaksije imale su neregularne oblike. U njihovim jezgrama moglo se formirati od nekoliko stotina do nekoliko tisuća zvijezda druge generacije, poznatih kao Pop II zvijezde. Ove su zvijezde pridonijele postupnom obogaćivanju metalnosti plina unutar galaksija, dosegavši razinu od otprilike 0,01 sunčeve metalnosti, znatno obogaćujući kemijski sastav ranih galaksija. Istraživanja sugeriraju da prve zvijezde nisu dominirale sastavom većine prvih galaksija. Umjesto toga, plin unutar masivnih haloa već je bio kontaminiran metalima od prethodnih supernova Pop III zvijezda kroz proces hijerarhijske akumulacije, čime je onemogućeno formiranje zvijezda iz potpuno primitivnih materijala.
Ove prve galaksije ključni su elementi za dublje razumijevanje ere kozmičke zore, a njihovo direktno opažanje predstavlja primarni cilj astronomske zajednice, što uključuje misije poput Svemirskog teleskopa James Webb (JWST) te budućih zemaljskih teleskopa promjera 30 metara. Ovo istraživanje ne samo da ‘osvjetljava’ put od zaključenja epohe prvih zvijezda do nastanka prvih galaksija, već pruža i uvid u temeljne procese koji oblikuju svemir od njegovih najranijih faza.
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.
