Pärast seda, kui astronoomid mõistsid, et Universum on pidevas laienemisseisundis ja massiivne plahvatus sai selle kõik tõenäoliselt alguse 13,8 miljardit aastat tagasi (Suur Pauk), on olnud lahendamata küsimusi selle kohta, millal ja kuidas esimesed tähed moodustusid. NASA Wilkinsoni mikrolaineanisotroopiaproovi (WMAP) ja sarnaste missioonide kogutud andmete põhjal arvatakse, et see juhtus umbes 100 miljonit aastat pärast Suurt Pauku.
Suur osa selle keeruka protsessi toimimise üksikasjadest on jäänud saladuseks. Max Plancki astronoomiainstituudi teadlaste juhitud meeskonna kogutud uued tõendid näitavad siiski, et esimesed tähed pidid moodustuma üsna kiiresti. Kasutades Las Campanase observatooriumi Magellani teleskoopide andmeid, vaatas meeskond gaasipilve, kus tähtede moodustumine toimus vaid 850 miljonit aastat pärast Suurt Pauku.
Nende järeldusi kirjeldanud uuring, mis ilmus hiljuti ajakirjas Astrofüüsikaline ajakiri, juhtis Eduardo Bañados. Sel ajal Carnegie teaduse instituudi liige Banados ja tema kolleegid jälgisid gaasipilvi, viies läbi järelvaatlusi 15 teadaoleva kõige kaugema kvasari uuringus.
Selle uuringu koostas doktorikraadi osana Chiara Mazzucchelli, Euroopa Lõunavaatluskeskuse (ESO) astronoom ja uuringu kaasautor. teadusuuringud Max Plancki astronoomiainstituudis. Uurides eriti ühe kvasari spektrit (P183 + 05), leidsid nad, et sellel on mõned üsna omapärased omadused.
Kasutades Carnegie Institutioni 6,5 m pikkuseid Magellani teleskoope Tšiilis Las Campanase observatooriumis, tunnistasid Banados ja tema kolleegid spektraalseid omadusi selle jaoks, mis nad olid: lähedal asuva gaasipilve, mida kvaasar valgustas. Spektrid rääkisid neile ka, kui kaugel oli gaasipilv Maast - enam kui 13 miljardi valgusaasta kaugusel -, mis tegi sellest ühe kõige kaugema, mida astronoomid on kunagi täheldanud ja kindlaks teinud.
Lisaks leidsid nad spektrid, mis osutasid väikestes kogustes selliste elementide olemasolu nagu süsinik, hapnik, raud ja magneesium - mida keemiliselt nimetatakse metallideks, kuna need on heeliumist raskemad. Sellised elemendid loodi varase universumi ajal, kui esimesed tähtede põlvkonnad (teise nimega “populatsioon III”) lasid nad pärast eluea lõppu kosmosesse ja plahvatasid supernoovadena.
Nagu ütles Carnegie teadusinstituudi astronoom ja uue uuringu kaasautor Michael Rauch:
"Pärast veendumist, et [nii] vaatasime sellist põlised gaasi alles 850 miljonit aastat pärast Suurt Pauku, hakkasime mõtlema, kas see süsteem suudab endiselt säilitada keemilisi signatuure, mis on toodetud päris esimese tähepõlvkonna poolt."
Esimese põlvkonna tähtede leidmine on juba pikka aega olnud astronoomide eesmärk, kuna see võimaldaks universumi ajaloost põhjalikumalt aru saada. Aja möödudes mängisid vesinikust raskemad elemendid tähtede moodustamisel võtmerolli, kus mateeria vastastikuse külgetõmbe tõttu kokku kogunes ja seejärel gravitatsiooniliselt kokku varises.
Kuna arvatakse, et pärast suurt pauku olid Universumis olemas ainult vesinik ja heelium, siis polnud tähtede esimesel põlvkonnal neid keemilisi elemente - see eristab neid igast järgnevast põlvkonnast. Seetõttu oli üllatav märkida nende elementide suhteline arvukus nii varajases gaasipilves, mis oli tegelikult võrreldav sellega, mida astronoomid tänapäeval galaktikatevahelistes gaasipilvedes näevad.
Need tähelepanekud kujutavad endast suurt väljakutset tavapärastele teooriatele, kuidas meie universumi esimesed tähed moodustusid. Sisuliselt näitab see, et nende keemiliste elementide saamiseks peab tähtede moodustumine olema alanud palju varem. Ia tüüpi supernovadega seotud uuringute põhjal arvatakse, et vaadeldud arvukusega metallide tootmiseks vajalikud plahvatused võtaksid umbes miljard aastat.
Lühidalt öeldes - teadlased võisid esimeste tähtede sündides umbes põlvkonna vältel lahku minna, mis viitab sellele, et Universumi varaseimate eoonide ajal võis neid mõni olla. See tähendab tegelikult seda, et esimesed tähed oleksid pidanud üsna kiiresti moodustuma vesiniku ja heeliumi ürgsest supist, mis oli varajane universum. Sellel leidul võib olla tõsine mõju kosmilise evolutsiooni teooriatele.
Nagu Bañados ütles, on nüüd eesmärk seda kinnitada, leides täiendavaid gaasipilvi, millel oleks sarnane keemiline arvukus:
„Põnev on see, et me saame metallilisust ja keemilist arvukust mõõta nii universumi ajaloo varajases staadiumis, kuid kui tahame tuvastada esimeste tähtede signatuure, peame kosmoseajaloos proovima isegi varem. Olen optimistlik, et leiame veelgi kaugemad gaasipilved, mis aitaksid meil mõista, kuidas esimesed tähed sündisid. ”
Relatiivsus ütleb meile, et ruum ja aeg on sama reaalsuse kaks väljendust. Ergo, vaadates kaugemale Universumisse, vaatame ka ajas kaugemale. Seejuures on astronoomid suutnud kohandada oma kosmoloogilisi mudeleid ja ideid selle kohta, kuidas ja millal kõik algas. Teades, et Universumi esimeste tähtede päritolu võib olla pärit veelgi varasemast ajast; Noh, see on vaid osa õppimiskõverast!
