Dla astronomów, astrofizyków i kosmologów zdolność wykrywania pierwszych gwiazd uformowanych w naszym wszechświecie zawsze była niedostępna.
Najdalszym obiektem, jaki kiedykolwiek zaobserwowano, była MACS 1149-JD, galaktyka znajdująca się 13,2 miliarda lat świetlnych od Ziemi, którą można było zobaczyć na zdjęciu Hubble eXtreme Deep Field (XDF).
Z drugiej strony, aż do około 1 miliarda lat po Wielkim Wybuchu, wszechświat doświadczył tego, co kosmolodzy nazywają „ciemnymi wiekami”, kiedy wszechświat był wypełniony obłokami gazu, które przesłaniały światło widzialne i podczerwone.
Na szczęście zespół naukowców z Centrum Relatywistycznej Astrofizyki w Georgia Institute of Technology przeprowadził niedawno symulacje pokazujące, jak wyglądały pierwsze gwiazdy.
Badanie, które opisuje wyniki opublikowane w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, było prowadzone przez Jen Chiaki i Johna Wise, badacza i profesora nadzwyczajnego CfRA (odpowiednio).
Dołączyli do nich naukowcy z Uniwersytetu Rzymskiego, Obserwatorium Astronomicznego w Rzymie, Narodowego Instytutu Astrofizyki (INAF) i Narodowego Instytutu Fizyki Jądrowej (INFN).
Opierając się na cyklach życia i śmierci gwiazd, astrofizycy sugerują, że pierwsze gwiazdy we Wszechświecie były bardzo ubogie w metale. Gwiazdy te powstały około 100 milionów lat po Wielkim Wybuchu i składały się z pierwotnej zupy gazowego wodoru, helu i śladowych ilości metali lekkich.
Gazy te zapadły się, tworząc gwiazdy 1000 razy masywniejsze niż nasze Słońce.
Ze względu na swój rozmiar gwiazdy były krótkotrwałe i prawdopodobnie przetrwały tylko kilka milionów lat. W tym czasie w ich piecach jądrowych pojawiły się nowe i cięższe pierwiastki, które następnie rozproszyły się, gdy gwiazdy zapadły się i eksplodowały w supernowe.
W rezultacie następna generacja gwiazd z cięższymi pierwiastkami będzie zawierała węgiel, co prowadzi do określenia gwiazd wzmocnionych węglem (CEMP).
Skład tych gwiazd, który dziś mogą zobaczyć astronomowie, jest wynikiem nukleosyntezy (fuzji) cięższych pierwiastków z gwiazd pierwszej generacji.
Badając mechanizm powstawania gwiazd ubogich w metale, naukowcy mogą wyciągnąć wnioski na temat tego, co wydarzyło się w kosmicznych „ciemnych wiekach”, kiedy uformowały się pierwsze gwiazdy.
Ta eksploracja jest częścią rosnącego obszaru znanego jako „archeologia galaktyczna”.
Tak jak archeolodzy polegają na skamielinach i artefaktach, aby dowiedzieć się więcej o społeczeństwach, które zniknęły przed wiekami lub tysiącleciami, tak astronomowie poszukują starożytnych gwiazd do zbadania, aby dowiedzieć się więcej o tych, które już dawno zmarły.
Następnym krokiem, powiedzieli naukowcy, będzie wyjście poza właściwości węgla starożytnych gwiazd i włączenie innych cięższych pierwiastków do większych modeli. Robiąc to, archeolodzy galaktyczni mają nadzieję dowiedzieć się więcej o pochodzeniu i rozmieszczeniu życia w naszym wszechświecie.
