Forskare kan äntligen veta varför de första stjärnorna i universum lämnade inga spår
De första stjärnorna i universum kan ha varit mycket mindre än vi trodde, nya forsknings tips – eventuellt förklarar varför det är så svårt att hitta bevis på att de någonsin funnits.
Enligt den nya forskningen hade den tidigaste generationen stjärnor en svår historia. Dessa stjärnor kom att vara i en våldsam miljö: inuti ett enormt gasmoln som piskar med supersonisk hastighet turbulens med hastigheter fem gånger ljudets hastighet (mätt i jordens atmosfär).
En simulering som ligger till grund för den nya forskningen visade också gaser som kluster i klumpar och stötar som verkade för att säga en kommande Starbirth. Molnet bröt isär och skapade bitar från vilka kluster av stjärnor verkade beredda att dyka upp. Ett gasmoln satte sig så småningom in i de rätta förhållandena för att bilda en stjärna åtta gånger massan av vår sol-mycket mindre än 100-solmassans betemoter som tidigare föreställts i vårt tidiga universum.
Dessa fynd antyder att de första supergigantiska stjärnorna i historien kan ha kommit att vara i stjärnnätverk – inte i fantastisk isolering, som tidigare trott.
”Med närvaron av supersonisk turbulens blir molnet fragmenterat i flera mindre klumpar, vilket leder till bildandet av flera mindre massiva stjärnor istället,” huvudforskare Ke-jung chenen forskare vid Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics i Taiwan, berättade Livescience via e -post.
Denna glimt av vår tidiga historia är avgörande för att lära sig om ursprunget till vår galax, liksom vårt solsystem.
”Dessa första stjärnor spelade en avgörande roll för att forma de tidigaste galaxerna, som så småningom utvecklades till system som vår egen mjölkväg,” skrev Chen. Med denna nya modell i handen, tillade han, kan färska observationer föra forskningen vidare och studera Starbirth och Galaxy Formation med både datormodeller och NASA: s kraftfulla James Webb Space Telescope.
Simulera universum
Forskare genererade sin nya förståelse av tidiga stjärnor med hjälp av Gizmo -simuleringskodsom används för att studera astronomiska fenomen som sträcker sig från svarta hål till magnetfält och ett projekt som heter Illustristng som tidigare har visat sig replikera exakt galaxbildning. Deras mål var att studera förhållandena i våra kosmos några hundra miljoner år efter Big Bang, för 13,8 miljarder år sedan.
Släkt: Forskare återskapade just universums första molekyler någonsin – och resultaten utmanar vår förståelse av det tidiga kosmos
Med tanke på universums stora skala fokuserade simuleringen på ett enda område: en tät struktur, ungefär 10 miljoner gånger massan av vår sol, kallade en mörk materia minihalo. (Mörk utgör de flesta saker i vårt universum, men interagerar inte med ljus och kan inte avkännas av teleskop. Vi kan emellertid dra slutsatsen av mörk materia genom dess gravitationseffekt på andra föremål.)
Forskarna undersökte hur gaspartiklar rörde sig i relativt små områden i rymden inuti halo, varje region mätte ungefär tre ljusår över. Simuleringar visade att den mörka materien minihalo lockar gas genom ren tyngdkraft, och genom att göra det genererar både supersonisk hastighet turbulens och gasmoln klumpning. Våld var därför en del av att skapa tidiga stjärnor.
Denna traumatiska miljö skapade en annan biverkning: det fanns färre enorma, tidiga stjärnor än vi tidigare föreställt oss. Tidigare forskning hade föreslagit att vi kunde ha haft tidiga stjärnor på mer än 100 solmassor vardera. Så småningom skulle dessa gamla stjärnor ha exploderat som supernovor och lämnat efter sig spårbara rester som nyare stjärnor skulle integrera när de växte.
Nyare stjärnor visar emellertid inga kemiska signaturer av jätte äldre inuti dem – som visar att en första generation av enorma stjärnor verkligen har varit sällsynta.
Chens team är inte klart än. De använder nu Dark Matter Halos för att se hur supersonisk turbulens fungerade mer generellt i det tidiga universum, särskilt när de första stjärnorna kom fram i en tid för mer än 13 miljarder år sedan, kallad ”The Cosmic Dawn.”
”Detta dokument är en del av en samarbetsinsats som syftar till att förstå den kosmiska gryningen genom att undersöka bildandet och utvecklingen av de första stjärnorna,” sa Chen.
Nästa uppsättning simuleringar kan också inkludera magnetfält, tillade han. Vi kan se i galaxer idag att supersonisk turbulens ökar magnetfält och påverkar stjärnbildning; Det kan mycket väl vara att magnetism var lika avgörande för stjärnbildning i det tidiga universum.
Chens team publicerade sina resultat 30 juli i tidskriften Astrofysiska journalbrev.
