První hvězdy ve vesmíru nebyly osamělé

První hvězdy, které vznikaly v mladém vesmíru, nebyly osamocené (solitérní), jak se původně předpokládalo. Dokládá to objev učiněný v rámci mezinárodní spolupráce výzkumných týmů Center of Astronomy, Heidelberg University; Max Planck Institute for Astrophysics, Garching a University of Texas, Austin. Závěry studia byly publikovány 3. 2. 2011 v časopise Science.

Astrofyzikové využili nejnovější počítačové simulace k modelování vzniku prvních hvězd v období krátce po Velkém třesku. Vědecký tým, jehož vedoucím byl Paul Clark (Heidelberg) a jehož členem byl i Volker Bromm (University of Texas, Austin), dokázal, že disky, který obklopovaly prvotní hvězdy v době jejich „dětství“, se mohly rozdělit a umožnit tak vznik více hvězd současně. Tento objev vylučuje doposud přijímané poznatky, že prvotní hvězdy ve vesmíru vznikaly spíše zcela izolovaně než ve skupinách typických pro hvězdy v naší Galaxii.

„Tyto simulace posunuly naše pátrání trvající desítky let o rozhodující krok vpřed, blíže k pochopení vzniku prvních hvězd,“ říká Volker Bromm. „Využitím pokrokových technologií superpočítačů, jako je například systém RANGER na Texas Advanced Computing Center (TACC), nyní bezpečně víme, že první hvězdy nemusely vzniknout jako osamělé.“

Na základě výzkumu mikrovlnného záření kosmického pozadí astronomové vědí, že mladý vesmír byl velmi jednoduchý. Byl téměř homogenní, pouze s nepatrnými fluktuacemi hustoty a teploty. Dnes je však vesmír velmi strukturovaný a komplikovaný. Vývoj vesmíru probíhal od jednoduchého ke složitějšímu. Vznik prvních hvězd vytyčil základní milník v tomto vývoji.

V období několika miliónů roků po Velkém třesku (Big Bangu) byl vesmír zcela temný. Tuto temnotu osvětlily první hvězdy zářením ve viditelném a ultrafialovém světle a ukončily tak období označované jako „temný věk vesmíru“. Stalo se tak asi 400 miliónů roků po vzniku vesmíru.

Vznik prvotních hvězd byl poněkud odlišným procesem v porovnání se vznikem hvězd v současné době. Avšak jedno mají obě situace společné: intenzivní soupeření mezi gravitací vznikající hvězdy, přitahující plyny dohromady a tepelnou energií snažící se tomuto procesu zabránit.

Právě tak, jak se disk kolem mladého Slunce rozpadl a umožnil vznik planet Sluneční soustavy, stejně tak vytvořené akreční disky, které existovaly kolem prvotních hvězd, byly velmi náchylné na fragmentaci. Proto místo vzniku osamocených hvězd se první hvězdy vyskytovaly téměř vždy jako součást vícenásobných hvězdných soustav, přičemž vzdálenosti mezi jednotlivými hvězdami byly tak malé jako vzdálenost Země od Slunce.

Připravované kosmické mise, jako jsou například EXIST (Energetic X-ray Imaging Survey Telescope) a JANUS (Joint Astrophysics Nascent Universe Satellite), budou mít za úkol vnést „více světla“ do procesů v období raného vesmíru.

Existuje rovněž možnost, že některé z prvních hvězd ve vesmíru mohly být vyvrženy z jejich rodného uskupení ještě předtím, než dorostly do velikosti masivních hvězd, v důsledku čehož se mohly střetnout s hvězdami v okolí. To mohlo vést ke vzniku hvězd s širokým rozsahem hmotností: od velmi hmotných hvězd s krátkou dobou života a obohacující kosmický plyn o první těžké chemické prvky až po málo hmotné hvězdy s dlouhou dobou života, které mohly přežívat i několik miliard roků.

Tato monstra – velmi hmotné hvězdy, které ovlivňovaly vývoj raného vesmíru – byla tudíž doprovázena družinou malých hvězd, více podobných Slunci. Je pravděpodobné, že velmi málo hmotné prvotní hvězdy mohly dokonce přežít až do dnešních dnů, což by nám umožnilo studovat nejmladší etapy vzniku hvězd a galaxií přímo v našem kosmickém okolí.

Zdroj: http://mcdonaldobservatory.org/news/releases/2011/0203.html

autor: František Martinek