Οι πρώτες γενιές άστρων που γεννήθηκαν στο σύμπαν παραμένουν μέχρι σήμερα ένα από τα μεγαλύτερα κοσμικά μυστήρια. Οι επιστήμονες μπορούν να υπολογίσουν πότε σχηματίστηκαν και πόσο μεγάλα ίσως έγιναν, αλλά άμεσες αποδείξεις δεν υπήρχαν. Τώρα, το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) φαίνεται πως εντόπισε το πιο ισχυρό στοιχείο μέχρι σήμερα, αναγνωρίζοντας ένα κρίσιμο «ίχνος» της ύπαρξής τους στον γαλαξία GS 3073.
Το φως αυτού του μακρινού γαλαξία φτάνει σε εμάς από μια εποχή λίγο περισσότερο από 1 δισεκατομμύριο χρόνια μετά το Bing Bang. Με τα δεδομένα του JWST, οι ερευνητές μέτρησαν τη χημική σύσταση των άστρων του και ανακάλυψαν κάτι εξαιρετικά περίεργο: μια ασύμμετρη αναλογία αζώτου προς οξυγόνου. Το συγκεκριμένο χημικό «υπογραφή» θεωρείται βασικό σημάδι των πρώτων άστρων, γνωστών ως Πληθυσμός III (Population III).
Μετά τo Bing Bang υπήρχαν μόνο τρία χημικά στοιχεία: υδρογόνο, ήλιο και ελάχιστο λίθιο. Όλα τα υπόλοιπα στοιχεία της φύσης δημιουργήθηκαν πολύ αργότερα, μέσα στα άστρα. Χρειάστηκαν δεκάδες ή και εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια για να σχηματιστούν τα πρώτα άστρα, τα οποία μάλιστα θεωρούνται γιγαντιαία – από 1.000 έως 10.000 φορές πιο μεγάλα από τον Ήλιο.
Στην αρχή του σύμπαντος υπήρχε σχεδόν μόνο υδρογόνο, γι’ αυτό και ορισμένα άστρα έγιναν τεράστια. Αυτά τα υπερμεγέθη άστρα έκαψαν τα καύσιμά τους πολύ γρήγορα και εξερράγησαν σε εντυπωσιακές υπερκαινοφανείς (σούπερ νόβα), σκορπίζοντας βαρύτερα στοιχεία και αφήνοντας πίσω τους τεράστιες μαύρες τρύπες – πιθανώς τα «σπέρματα» των γιγάντιων μαύρων τρυπών που υπάρχουν σήμερα στο κέντρο των γαλαξιών.
«Η ανακάλυψή μας βοηθά να λυθεί ένα κοσμικό μυστήριο 20 ετών», δήλωσε ο συν-επικεφαλής της μελέτης Ντάνιελ Γουέιλεν. «Με τον GS 3073 έχουμε την πρώτη παρατηρησιακή απόδειξη ότι αυτά τα “τέρατα” άστρα υπήρξαν».
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ο GS 3073 έχει αναλογία αζώτου προς οξυγόνο 0,46, πολύ υψηλότερη από αυτήν που μπορεί να δικαιολογήσει οποιαδήποτε γνωστή αστρική έκρηξη. Το μοντέλο που ανέπτυξαν δείχνει ότι τέτοια επίπεδα αζώτου μπορούν να παραχθούν μόνο από υπερμεγέθη άστρα – χιλιάδες φορές μεγαλύτερα από τον Ήλιο.
Τα άστρα αυτά παράγουν άζωτο μέσω μιας αλληλουχίας πυρηνικών αντιδράσεων που συμβαίνει όταν σταματά η καύση του υδρογόνου και ξεκινά η καύση του ηλίου. Το άζωτο αυτό τελικά διασκορπίζεται όταν το άστρο εκρήγνυται.
«Οι χημικές αναλογίες λειτουργούν σαν κοσμικό αποτύπωμα», εξήγησε ο επικεφαλής συγγραφέας, Ντέβες Ναντάλ. «Το μοτίβο στον GS 3073 δεν μπορεί να παραχθεί από συνηθισμένα άστρα. Ταιριάζει μόνο με πρωταρχικά άστρα, χιλιάδες φορές μεγαλύτερα από τον Ήλιο μας. Αυτό σημαίνει ότι η πρώτη γενιά άστρων περιελάμβανε πραγματικούς γίγαντες που διαμόρφωσαν τους πρώτους γαλαξίες και ίσως δημιούργησαν τις σημερινές υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες».
Η ερευνητική ομάδα εκτιμά ότι το JWST θα εντοπίσει περισσότερους γαλαξίες με τέτοιες ακραίες χημικές υπογραφές, προσφέροντας νέα στοιχεία για την πρώτη γενιά άστρων του σύμπαντος.
Mε πληροφορίες από iflscience
