Scientia

Cele mai timpurii stele din univers ar putea fi mai mici de jumătate din cât se credea până acum, conform a două noi simulări. Rezultatele ar putea elucida unul dintre cele mai vechi mistere ale Universului: de ce unele elemente sunt mai abundente decât indică teoria.

Primele stele din Univers, mai mici decât se credea

În primele sute de milioane de ani de după Big Bang, universul era compus în mare parte din hidrogen atomic, heliu şi mici cantităţi din alte elemente uşoare. În cele din urmă, nori formaţi din aceste gaze au condensat formând primele stele, dar, fără praf, elemente grele sau molecule, aceste stele nu erau capabile să se răcească aşa de repede precum urmaşele lor.

În 2008, Christopher McKee de la Universitatea din California, Berkeley, şi colegii săi au ajuns la un model care sugerează faptul că aceste stele timpurii ar creşte până la 100 sau 200 de ori masa Soarelui nostru înainte ca gazul din jurul lor, datorită căldurii degajate de acestea, ar deveni prea energetic pentru a capta mai mult gaz şi pentru a creşte în continuare. Simulări ulterioare au susţinut această afirmaţie (vezi filmul de mai jos).

Acum însă, o echipă condusă de Takashi Hosokawa de la Jet Propulsion Laboratory (JPL), NASA din Pasadena, California, a folosit propriile simulări pe computer şi a ajuns la concluzia că astfel de stele ar avea mase de aproximativ 40 de ori mai mari decât cea a Soarelui nostru.

Agitaţie încinsă

Hosokawa a adaptat modelele bidimensionale, proiectate original pentru a studia formarea stelelor din prezent, pentru a funcţiona în condiţiile universului timpuriu, când atomi simpli precum hidrogenul şi heliu erau singurele elemente prezente. Echipa sa a modelat evoluţia acestor stele în timp ce protostelele gazoase s-au aprins şi fuziunea a început.

“Gazul este încălzit la temperaturi mai mari decât cea prezentă la formarea stelelor de astăzi. Acest gaz încins se dilată şi nu se strânge într-un disc [care ar forma, în cele din urmă, steaua].“ spune Harold Yuke, unul din coautorii lucrării, tot de la JPL.

Volker Bromm de la Universitatea din Texas, Austin, care nu a fost implicat în acest studiu, afirmă că rezultatul este un “pas important în căutarea noastră, veche de 10 ani, pentru a înţelege formarea primelor stele.”


Străluceşte, străluceşte...

În septembrie, Bromm şi colegii săi au publicat o lucrare despre rezultatele propriilor simulări ale formării primelor stele. Modelele lor, ce au luat în considerare întreaga dinamică tridimensională a formării stelelor, au sugerat, de asemenea, că stelele timpurii s-ar stabiliza la aproximativ 30 de mase solare. Lucrarea a fost înaintată către Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Soarta finală a unei stele - dacă devine o supernovă, stea neutronică sau gaură neagră, de exemplu - este determinată aproape în totalitate de masa ei. Atât Yorke, cât şi Bromm, susţin că stelele cu mase de sute de ori mai mari decât cea a Soarelui şi-ar găsi sfârşitul în explozii imense numite supernove cu instabilitate a perechilor. Dar noile măsurări ale maselor sugerează că stele cele mai vechi s-ar fi stins în supernove mai convenţionale.


Amprenta lipsă

Toate acestea pot contribui la explicarea distribuirii elementelor pe care le vedem în prezent. Cele mai vechi explozii stelare şi-au lăsau amprenta chimică asupra următoarelor generaţii de stele, de pildă prin proporţia elementelor ce au un număr par sau impar de protoni.

Observaţiile arată că proporţia pe care o vedem în prezent trebuie să fi fost generată de prăbuşirea stelelor în supernove convenţionale. Acest lucru a contrazis cercetările anterioare, care indicau faptul că stelele timpurii erau mult mai masive, deci mult mai probabil de a-şi fi găsit sfârşitul în supernove cu instabilitate a perechilor superviolente.

Aceste noi simulări explică de ce amprenta chimică a acestor supernove cu instabilitate a perechilor lipseşte. “Nu o observi la stele mai vechi deoarece aceasta pur şi simplu nu este acolo,“ afirmă Yorke.

Textul reprezintă traducerea articolului Universe's first stars not so big after all, publicat de New Scientist. Scientia.ro este singura entitate responsabilă pentru eventuale erori de traducere, Reed Business Information Ltd şi New Scientist neasumându-şi nicio responsabilitate în această privinţă.
Traducere: Gabriel Falcutescu.