Lov na první hvězdy vesmíru: Známky jejich velkolepých konců

Vědci z Yale a Hongkongské univerzity navrhují pátrat po jasných záblescích z událostí roztrhání hvězd slapovými silami, aby odhalili první hvězdy ve vesmíru, které jsou nepolapitelné navzdory své významné roli v kosmickém vývoji. Vědci tvrdí, že první hvězdy po sobě zanechaly výrazné záblesky, které mohou být detekovány novou generací vesmírných dalekohledů.

Astronomové z Yale a University of Hong Kong navrhli novou strategii pro nalezení prvních hvězd ve vesmíru – hledáním známek jejich posledních ohnivých erupcí. Po celá léta vědci hledali přímé důkazy o hvězdách „populace III“, tedy první generaci hvězd, které ozářily vesmír jen několik set milionů let po Velkém třesku. Tyto první hvězdy, které vznikly z nedotčeného plynu raného vesmíru, hrály zásadní roli ve vývoji vesmíru a vývoji pozdějších generací hvězd.

Astronomové tvrdí, že první hvězdy původně neobsahovaly kovy, skládaly se převážně z vodíku a hélia. Nakonec však začaly produkovat kovy ve svém nitru, čímž se staly mostem ke hvězdám, které vzniknou o miliardy let později. Předpokládá se, že hvězdy „populace III“ budou odlišné i jinými způsoby. Očekává se, že budou mnohem hmotnější a teplejší než pozemské Slunce a jiné mladší hvězdy; měly také kratší životnost. Tyto první hvězdy však ještě nebyly pozorovány. Klíčem k jejich nalezení je podle vědců hledat záblesky, které po sobě zanechaly.

„Nedávná detekce prvních černých děr vesmírným dalekohledem Jamese Webba naznačuje, že jsou také na místě přibližně ve stejnou dobu jako první hvězdy,“ řekl Priyamvada Natarajan, profesor Joseph S. a Sophia S. Fruton a profesor fyziky na Fakultě umění a věd v Yale (FAS) a spoluautor nové studie publikované v Astrophysical Journal Letters. „Uvědomili jsme si, že ohňostroj vytvořený roztrháním hvězdy populace III, která zabloudí příliš blízko k černé díře, by měl být detekovatelný,“ řekl Natarajan.

Detekce kosmických událostí v průběhu miliard světelných let

V nové studii vědci naznačují, že pokud se hvězda „populace III“ setká s černou dírou, výsledná „slapová narušení“ (TDE), při nichž černá díra roztrhá hvězdu, vytvoří zvláště jasnou erupci –  dostatečně dlouhou na to, aby dosáhla přes miliardy světelných let, aby se dnes dostala na Zemi. A co víc, erupce by měla identifikovatelný „podpis“, který je pro astronomy rozpoznatelný.

„Vzhledem k tomu, že energetické fotony cestují z velmi velké vzdálenosti, časový rozsah vzplanutí se prodlouží kvůli expanzi vesmíru,“ řekla astronomka Jane Dai z University of Hong Kong, hlavní řešitelka výzkumného týmu. „Tyto erupce TDE budou kolísat po velmi dlouhou dobu, což je odlišuje od TDE hvězd slunečního typu v blízkém vesmíru.“

Podle hlavního autora studie Rudrani Kar Chowdhuryho z Hongkongské univerzity je také natažena vlnová délka světla těchto erupcí. „Optické a ultrafialové světlo emitované TDE se při dosažení Země prodlouží na infračervené vlnové délky,“ řekl. A toto infračervené světlo lze detekovat, dodávají astronomové.

Role moderních dalekohledů při detekci hvězd

Říká se, že dvě vlajkové lodě NASA, vesmírný teleskop Jamese Webba a připravovaný vesmírný teleskop Nancy Grace Roman, obě mají schopnost detekovat infračervené záření – a to i z velkých vzdáleností.

„Jedinečné schopnosti teleskopu Nancy Grace Roman budou takové, že bude současně schopen pozorovat velkou oblast oblohy a nahlédnout hluboko do raného vesmíru. To z něj činí slibnou sondu pro detekci těchto erupcí TDE hvězd populace III,“ řekl Natarajan. „Toto může být jediný způsob, jak můžeme odvodit přítomnost hvězd populace III, tedy prvních hvězd ve vesmíru.“

Takové objevy budou možné v příštím desetiletí, uvedli vědci.

Zdroj: https://scitechdaily.com/hunting-for-the-universes-first-stars-signs-of-their-spectacular-endings/ a https://news.yale.edu/2024/05/09/search-signs-first-stars-universe

autor: František Martinek