Peame rääkima pimedatest ajastutest. Ei, mitteneid pimedad ajastud pärast Rooma impeeriumi lääneosa langust. Ja me peame rääkima kosmilisest koidikust: nende esimeste tähtede sünnist, tormilisest ajastust, mis muutis kosmose näo täielikult tänapäevaseks vormiks.
Need esimesed tähed võisid täiesti erineda kõigest, mida me praeguses universumis näeme. Ja kui meil veab, võime juhtuda, et näeme neid esimest korda.
Kõigepealt peame üles seadma väikese müsteeriumi.
Me kõik teame praeguseks, kuidas tekivad mustad augud. Hiiglaslik täht, mis asub kuskil meie päikese kaheksakordsest massist põhja pool, elab oma lühikest, kuid ennustatavat elu, sulatades vesiniku heeliumiks. Siis saab vesinik otsa ja hakkab heeliumi sulatama. Siis jookseb see välja heeliumist ja hakkab põletama raskemat kraami, tehes teed perioodilisustabelist ülespoole, kuni see rauda jõuab. Raua sulatamine imeb energia vabanemise asemel energiat ja nii ei saa miski peatada tähe kohutavat gravitatsioonilist kokkuvarisemist. Kõik pigistatakse väikseks mahuks ja nüüd on teil must auk.
Aja jooksul võib see must auk kohata ja tarbida muid mustaid auke või imeda lihtsalt ümbritsevat tähtedevahelist materjali, suurendades kogu aeg lihakust. Piisavalt aega ja piisavalt toitu andes võib must auk paisuda, et saada hiiglaseks - supermassiivseks hiiglaseks. Need olendid varitsevad galaktikate südameid ja kallutavad kaalusid hõlpsalt miljon korda suuremaks, kui meie päike.
Uue materjali sissetoomine jätkub - lihtsalt see, et must auk on hiiglaslik, ei tähenda veel nälja leevendamist - ja kui gaas satub musta augu haigutavasse otsa, surub see kokku ja kuumeneb, helendades eredamalt kui galaktika väärtuses. tähed. Sellel objektil on mitu nime - kvaasar, basaar, aktiivne galaktiline tuum -, kuid need kõik tähendavad ühte ja sama: hiiglaslik must auk onsöötmine.
See kõik on hästi ja hea ning pisut kohutav, kuid siin on probleem. Me näeme kvasaare väga kauges universumis, mis tähendab, et me näeme kvasare just kõige kauemnoor universum, kui see polnud isegi miljard aastat vana (jah, see on universumi jaoks noor). Ja protsess, mida ma just eespool kirjeldasin (suurte tähtede moodustamine, laskmine neil elada ja surra, luua must auk, lasta sel toituda gargantuansetes proportsioonides), võtab palju kauem kui miljard aastat.
Kuidas tekitas meie universum koletise mustad augud nii kiiresti?
Kui tavaline tähe-> musta augu-> kvaasari teekond ei paista varakult toimivat, on aeg kaaluda alternatiive. Otseteed. Kiiremad teed suurte mustade aukude loomiseks, mida meie vaatlused nõuavad. Ja kiireim viis supermassiivse musta augu tegemiseks on alustada supermassiivse tähega.
Kui supermassiivne? Kui umbes 100 000 päikesemassi on teie jaoks piisavalt suur?
Selliseid tähti pole tänapäeva universumis lihtsalt olemas. Kui proovite kõike seda kinni tõmmatavärk piisavalt kompaktseks ruumalaks, et muuta see täheks, killustavad interaktsioonid ja ebastabiilsus seda nagu teie kätes nii palju murenevat küpsisetainast, moodustades ühe koletise asemel palju tavalisi tähti. Seetõttu arvame, et üle 100 päikese massiga tähed on tänapäeval äärmiselt haruldased.
Kuid kosmilise koidiku ajastu oli teine aeg. Esiteks polnud raskeid elemente veel olemas - tuuma sepised ei olnud tähtedevahelise veeteede reostamiseks piisavalt kaua töötanud. Nende lisaelementide kiirgus on suurepärane viis gaasipilve jahutamiseks ja selle killustumise väiksemateks tükkideks muutmiseks. Teiseks oli noor kosmos üle ujutatud suure energiatarbega ultraviolettkiirgusega, mis tekkis teiste, väiksemate tähtede ootamatust sündimisest. See kiirgus eraldab molekulaarse vesiniku, mis on veel üks oluline viis hiiglasliku gaasipilve jahutamiseks ja killustamiseks.
Ehkki jällegi haruldased, võisid tingimused olla just kosmiliste pimedate ajastute lõpus hiiglaslike ja isegi ülitähtsate tähtede moodustamiseks: piisavalt materjali oleks võinud voolata piisavalt väikeseks ruumalaks ilma neid lõhestamata, sünnitades tohutu tähe.
Need hiiglaslikud tähed oleksid elanud lühikese eluea ja varisenud otse kokku, moodustades suured mustad augud, tehes otsetee kvasaride moodustamiseks.
See kõlab suurepärase ideena, kuid teaduses peavad suured ideed tõenditele vastama, enne kui saame neisse uskuda. Sel juhul oleks päris mugav omada fotot ühest neist hiiglaslikest tähtedest enne nad muutusid mustadeks aukudeks ja seejärel kvaasariteks.
See on aga raske, sest vanus, mil need tähed elasid ja surid, on meist kaugel. Ja kuigi tähed olid hiiglaslikud tähe järgi, olid need tähed väga väikesed, muutes neid nendel äärmuslikel vahemaadel veelgi raskemini märgatavaks.
Kuid ükskord võib meil õnnestuda. Nende kummaliste tähtede hiljutised simulatsioonid näitavad, et need on üllatavalt jahedad, nende pinnatemperatuur on vahemikus 6000–8000 Kelvinit, andes nende pindadele intensiivse punase sära. Ja tänu oma uskumatule suurele hulgale on nad väga eredad, purskavad valgusega kümne miljardi päikese intensiivsusega. See ümara heleduse ja sügava punetuse kombinatsioon tähendab, et need on mõne eelseisva missiooni jaoks potentsiaalselt infrapuna lainepikkustes nähtavad.
Missioonid nagu James Webbi kosmoseteleskoop, instrument, mis on spetsiaalselt loodud esimeste tähtede jahtimiseks. Kui üliannakad tähed eksisteerisid nendes ammustest ajastutest ja kui mõnel neist õnnestus ellu jääda ajalukku, kus nende vennad juba hakkasid muutuma monstrumite mustadeks aukudeks, pannes need lihtsalt lähemale, on võimalus, et me saame otse tee nende pilt.
Milline vaatepilt see oleks.
Loe lisaks: “Ülimaste ürgtähtede tuvastamise kohta”
