З тих пір, як астрономи зрозуміли, що Всесвіт перебуває у постійному стані розширення і що масовий вибух, ймовірно, розпочав це все 13,8 мільярдів років тому (Великий вибух), виникли невирішені питання про те, коли і як утворилися перші зірки. Виходячи з даних, зібраних NASA з Уілкінсоновим мікрохвильовим анізотропічним зондом (WMAP) та подібними місіями, це вважається, що це сталося приблизно через 100 мільйонів років після Великого вибуху.
Багато інформації про те, як цей складний процес працював, залишаються загадкою. Однак нові дані, зібрані командою на чолі з дослідниками Інституту астрономії Макса Планка, свідчать про те, що перші зірки, мабуть, сформувалися досить швидко. Використовуючи дані телескопів "Магеллан" в обсерваторії Лас Кампанас, команда спостерігала хмару газів, де утворення зірок відбувалося лише за 850 мільйонів років після Великого вибуху.
Дослідження, що описувало їхні висновки, яке нещодавно з'явилося в Астрофізичний журнал, очолив Едуардо Баньядо. У той час член Інституту науки Карнегі Банадос та його колеги спостерігали за газовою хмарою під час проведення наступних спостережень під час обстеження 15 найвіддаленіших відомих квазарів.
Це опитування підготувала К'яра Мадзуччіллі, астроном з Європейської південної обсерваторії (ESO) та співавтор дослідження в рамках її доктора наук. дослідження в Інституті астрономії Макса Планка. Вивчаючи спектри одного квазару, зокрема (P183 + 05), вони зазначили, що він має деякі досить особливі особливості.
Використовуючи телескопи Магеллана в обсерваторії Лас Кампанас в Чилі, Банедос та його колеги розпізнали спектральні особливості того, що вони були: поблизу газової хмари, що висвітлювалася квазаром. Спектри також розповіли, як далеко газова хмара була від Землі - за 13 мільярдів світлових років - що робить її однією з найвіддаленіших, яку коли-небудь спостерігали і ідентифікували астрономи.
Крім того, вони знайшли спектри, які вказували на наявність таких мікроелементів, як вуглець, кисень, залізо та магній - хімічно позначені як "метали", оскільки вони важчі за гелій. Такі елементи були створені під час раннього Всесвіту, коли перші покоління зірок (т.зв. "населення III") випустили їх у космос після того, як вони досягли кінця свого життя і вибухнули як наднові.
Як заявив Майкл Раух, астроном з Інституту науки Карнегі та співавтор нового дослідження:
"Після того, як ми переконалися, що [ми] дивилися на такий незайманий газ лише через 850 мільйонів років після Великого вибуху, ми почали задаватися питанням, чи може ця система ще зберігати хімічні підписи, видані самим першим поколінням зірок".
Пошук першого покоління зірок вже давно є метою астрономів, оскільки це дозволить більш всебічно зрозуміти історію Всесвіту. З плином часу елементи, важчі за водень, відігравали ключову роль у формуванні зірок, де матерія згущується разом через взаємне тяжіння і потім зазнає гравітаційного колапсу.
Оскільки, як вважається, лише Водень та гелій існували у Всесвіті після Великого вибуху, у першого покоління зірок не було цих хімічних елементів - що відрізняє їх від кожного наступного покоління. Тому було дивно відзначити відносну чисельність цих елементів у такій ранній газовій хмарі, яка насправді була порівнянна з тим, що бачать астрономи сьогодні в міжгалактичних газових хмарах.
Ці спостереження становлять головний виклик загальноприйнятим теоріям того, як формувалися перші зірки у нашому Всесвіті. По суті, це вказує на те, що утворення зірок, мабуть, почалося набагато раніше, щоб отримати ці хімічні елементи. На підставі досліджень, пов’язаних із надновами типу Ia, підраховано, що вибухи, необхідні для отримання цих металів із спостережуваним достатком, зайняли б близько 1 мільярда років.
Коротше кажучи, вчених, можливо, було покоління приблизно на покоління, коли мова йде про те, коли народилися перші зірки, що випливає з того, що їх, можливо, було десь у перші епохи Всесвіту. Це фактично означає, що першим зіркам довелося б досить швидко сформуватися з первинного супу водню та гелію, що був ранньою Всесвітом. Цей висновок може мати серйозні наслідки для теорій космічної еволюції.
Як сказав Баньядос, мета тепер - підтвердити це шляхом пошуку додаткових газових хмар, які мають подібні хімічні достатки:
«Захоплююче, що ми можемо так рано оцінювати металічність та хімічні надлишки в історії Всесвіту, але якщо ми хочемо визначити підписи перших зірок, нам потрібно дослідити ще раніше космічну історію. Я впевнений, що ми знайдемо ще більш далекі газові хмари, які допоможуть нам зрозуміти, як народилися перші зірки ».
Відносність говорить нам, що простір і час - це два вираження однієї і тієї ж реальності. Ерго, дивлячись далі у Всесвіт, ми також дивимось далі назад у часі. Роблячи це, астрономи змогли скорегувати свої космологічні моделі та уявлення про те, як і коли все почалося. Усвідомлюючи, що перші зірки у Всесвіті можуть мати своє походження, підштовхнути їх ще до більш раннього часу; ну це лише частина кривої навчання!
