Αρχαία νέφη αερίων ρίχνουν φως στη γέννηση των πρώτων άστρων και των χημικών στοιχείων

Τα αρχαία και ανέπαφα νέφη αερίων που ανακάλυψαν οι επιστήμονες σε προσομοίωση Credit: Simulation by Ceverino, Dekel, and Primack

Νέο φως στον σχηματισμό των πρώτων άστρων αλλά και των χημικών στοιχείων ρίχνουν δυο μελέτες ερευνητών της NASA που δημοσιεύθηκαν στην επιθεώρηση «Science».
Η πρώτη επιβεβαιώνει για πρώτη φορά τις υπάρχουσες θεωρίες για τη «γέννηση» και την κατανομή των χημικών στοιχείων στο Σύμπαν ενώ η δεύτερη υπολογίζει το μέγεθος των πρώτων άστρων σε πολύ μικρότερο από ό,τι νομίζαμε ως τώρα – ήταν δηλαδή μόνο δεκάδες φορές μεγαλύτερα από τον ήλιο μας και όχι εκατοντάδες όπως υποστήριζαν παλαιότεροι υπολογισμοί.

Αρχαία νέφη

Ερευνητές του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στη Σάντα Κρους και του Saint Michael’s College στο Κόλτσεστερ του Βερμόντ ανακάλυψαν δυο αρχαία νέφη αερίων που είχαν μείνει ανέπαφα από τον σχηματισμό τους, μόλις δυο εκατομμύρια χρόνια μετά τη δημιουργία του Σύμπαντος. Τέτοιου είδους νέφη, από τα οποία σχηματίστηκαν τα πρώτα άστρα, δεν είχαν εντοπισθεί ούτε μελετηθεί ως τώρα.
Σύμφωνα με τις θεωρίες των αστροφυσικών το Σύμπαν στα πρώτα 100 εκατομμύρια χρόνια της ύπαρξής του αποτελείτο κατά κύριο λόγο από υδρογόνο και ήλιο καθώς και από μικροσκοπικές ποσότητες ελαφρών στοιχείων, με τα πιο βαριά στοιχεία όπως τα μέταλλα να απουσιάζουν. Η ανάλυση των δυο αρχαίων νεφών δεν απέδωσε τίποτε βαρύτερο από το υδρογόνο και το ισότοπό του, το δευτέριο, επιβεβαιώνοντας για πρώτη φορά αυτές τις θεωρίες.
«Κατά κάποιον τρόπο υπήρχε ένας χαμένος κρίκος στην εικόνα του πώς σχηματίστηκαν τα στοιχεία» δήλωσε ο Ξαβιέ Προτσάσκα, αστροφυσικός του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στη Σάντα Κρους και ένας εκ των συγγραφέων της μελέτης στο πρακτορείο Associated Press. «Δεν είχαμε μπορέσει ως τώρα να ανιχνεύσουμε αυτό που περιμέναμε ότι θα πρέπει να υπάρχει, δηλαδή αρχαία υλικά ελεύθερα από μέταλλα. Είναι η πρώτη “στέρεη” ανίχνευση τέτοιων αερίων»..
Οι ερευνητές δεν κατόρθωσαν να ανιχνεύσουν στα νέφη ήλιο, θεωρούν όμως ότι υπάρχει αλλά απλώς ακόμη δεν μπορούν να το εντοπίσουν.

Μικρότερο «πρώτο» μέγεθος

Σε μια δεύτερη μελέτη που θεωρείται ότι μπορεί να συνδεθεί με την προηγούμενη οδηγώντας σε σημαντικά συμπεράσματα για τη γέννηση των ουράνιων σωμάτων και των χημικών στοιχείων, μια ομάδα ερευνητών του Εργαστηρίου Αεριοπροώθησης της NASA και του Πανεπιστημίου του Κιότο με επικεφαλής τον Τακάσι Χοσοκάουα «προσάρμοσε» προς τα κάτω τους υπολογισμούς μας για το μέγεθος των πρώτων άστρων.
Το 2008 μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλεϊ με επικεφαλής τον Κρίστοφερ Μακ Κι είχε αναπτύξει το πρώτο μοντέλο αυτών των άστρων υποστηρίζοντας ότι έφθαναν σε μέγεθος 100 ή και 200 φορές μεγαλύτερο από τη μάζα του ήλιου μας ώσπου τελικά, εξ αιτίες της θερμότητας που εξέπεμπαν, δεν μπορούσαν να «τραβήξουν» περισσότερα αέρια και να αναπτυχθούν περισσότερο. Το μοντέλο αυτό είχε επιβεβαιωθεί από πολλά μεταγενέστερα.
Ο κ. Χοσοκάουα και οι συνεργάτες του όμως έκαναν καινούργιες προσομοιώσεις καταλήγοντας σε ένα εντελώς διαφορετικό συμπέρασμα. Υπολόγισαν ότι η μάζα των πρώτων άστρων που γεννήθηκαν στο Σύμπαν κυμαινόταν σε πολύ μικρότερα μεγέθη – ήταν μόλις περίπου 40 φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ηλιου.

Πηγή: Βήμα Science