Meidän on puhuttava pimeistä aikakausista. Ei, einuo pimeät aikakaudet Länsi-Rooman valtakunnan kaatumisen jälkeen. Ja meidän on puhuttava kosmisesta auringonnoususta: noiden ensimmäisten tähtien syntymästä, myrskyisestä aikakaudesta, joka muutti kokonaan kosmoksen kasvot nykyaikaiseen muotoonsa.
Nuo ensimmäiset tähdet ovat saattaneet olla täysin erilaisia kuin mitä näemme nykyisessä maailmankaikkeudessa. Ja voimme olla onnekkaita, että näemme ne ensimmäistä kertaa.
Ensin meidän on luotava pieni mysteeri.
Me kaikki tiedämme jo nyt, kuinka mustia reikiä tulee. Jättiläinen tähti, jossain auringonpaisteemme massaa kahdeksankertaisesti pohjoisessa, elää lyhyen mutta ennustettavan elämänsä sulaten vetyä heliumiin. Sitten se loppuu vedystä ja alkaa sulattaa heliumia. Sitten se loppuu heliumista ja alkaa polttaa raskaampaa tavaraa, mikä kulkee jaksollista taulukkoa ylöspäin, kunnes se osuu rautaan. Raudan sulaminen imee energiaa vapauttamisen sijaan, joten mikään ei voi pysäyttää tähden kauheaa painovoimaa. Kaikki puristuu pieneksi tilavuudeksi, ja nyt sinulla on musta aukko.
Ajan myötä musta aukko voi tavata ja kuluttaa muita mustia reikiä tai vain imeä ympäröivää tähtienvälistä materiaalia, lisäämällä lihavuutta jatkuvasti. Kun riittävästi aikaa ja ruokaa, mustasta aukosta voi turvota jättiläinen - supermassiivinen jättiläinen. Nämä olennot väijyvät galaksien sydämessä ja kallistavat vaakaa helposti miljoonan plus kertaa aurinkoomme massan kanssa.
Uutta materiaalia tulee edelleen - vain siksi, että musta reikä on jättimäinen, ei tarkoita sen nälän tyydyttämistä - ja kun kaasua putoaa mustan aukon aukkoon, se puristuu ja lämpenee, hehkua kirkkaammin kuin galaksin arvoinen tähteä. Objektilla on useita nimiä - kvaasari, blazari, aktiivinen galaktinen ydin -, mutta ne kaikki tarkoittavat samaa: jättiläinen musta aukko onruokinta.
Se on kaikki hyvin ja hyvää ja hieman kauhistuttavaa, mutta tässä on ongelma. Näemme kvasaareja kaukana universumissa, mikä tarkoittaa, että näemme kvasaareja aivannuori maailmankaikkeus, kun se ei ollut edes miljardin vuotta vanha (kyllä, se on nuori universumille). Ja prosessi, jonka juuri kuvasin yllä (muodostaa suuria tähtiä, antaa heidän elää ja kuolla, luoda mustan aukon, antaa sen syöttää suuriin mittasuhteisiin) vie paljon kauemmin kuin miljardi vuotta.
Kuinka universumimme tuotti hirviö mustia reikiä niin nopeasti?
Jos tavallinen tähti-> musta aukko-> kvaasarireitti ei näytä toimivan varhaisessa universumissa, on aika harkita vaihtoehtoja. Pikakuvakkeet. Nopeammat reitit suurten mustien reikien luomiseen, joita havainnomme vaativat. Ja nopein tapa tehdä supermassiivinen musta reikä on aloittaa supermassiivisella tähdellä.
Kuinka supermassiivinen? Kuinka noin 100 000 aurinkomassaa on tarpeeksi iso sinulle?
Tällaisia tähtiä ei yksinkertaisesti ole olemassa nykymaailmassa. Jos yrität sekoittaa kaiken tuonjutut riittävän kompaktiksi tilavuudeksi, jotta se muuttuu tähtiä, vuorovaikutukset ja epävakaudet pirstouttavat sitä niin paljon mureneva eväste taikina käsissäsi, muodostaen paljon normaalia tähteä yhden hirviön sijasta. Siksi meidän mielestämme yli 100 aurinkomassan tähdet ovat nykyään erittäin harvinaisia.
Mutta kosmisen kynnyksen aikakausi oli erilainen aika. Yhdenkään verran, raskaita elementtejä ei ollut vielä olemassa - ydinosaamot eivät olleet toimineet riittävän kauan saastuttaakseen tähtienvälisiä vesiteitä. Näiden ylimääräisten elementtien säteily on hieno tapa jäähdyttää kaasupilvi ja laukaista sen pirstoutuminen pienemmiksi paloiksi. Toiseksi nuori kosmos vallitsi korkean energian ultraviolettisäteilyllä muiden, pienempien tähtien äkillisestä syntymästä. Tämä säteily hajottaa molekyylin vedyn, joka on toinen avautumisreitti jättimmän kaasupilven jäähtymiseen ja sirpalointiin.
Joten jälleen kerran harvinaisina, olosuhteet ovat saattaneet olla aivan kosmisen pimeiden aikakausien lopussa muodostaakseen jättiläisiä ja jopa supergatiivisia tähtiä: riittävästi materiaalia olisi voinut virtaa riittävän pieneen tilavuuteen jakamatta toisistaan ja synnyttäen valtavan tähden.
Nämä jättiläiset tähdet olisivat lyhyt elämänsä ja romahtaneet suoraan isojen mustien reikien muodostamiseksi oikotielle tavanomaisen reitin kvasarien tekemiseen.
Tämä kuulostaa hyvältä idealta, mutta tieteessä suurten ideoiden on vastattava todisteisiin ennen kuin voimme alkaa uskoa niihin. Tässä tapauksessa olisi melko kätevää saada valokuva yhdestä näistä mahtavista tähtiistä ennen ne muuttuivat mustiksi reikiksi ja sitten kvaasareiksi.
Se on kuitenkin vaikeaa, koska ikä, jolloin nämä tähdet elivät ja kuolivat, on kaukana meistä. Ja nuo tähdet, vaikka ne olivat vielä jättiläisiä tähtistandardien mukaan, olivat erittäin pieniä, mikä teki niistä vielä vaikeamman havaita näillä äärimmäisillä etäisyyksillä.
Mutta kerran voimme saada onnen tauon. Näiden omituisten tähtien äskettäiset simulaatiot paljastavat niiden olevan yllättävän viileitä, joiden pintalämpötila on välillä 6000-8000 kelviniä, mikä antaa niiden pinnalle voimakkaan punaisen hehkua. Ja uskomattoman suuren joukonsa ansiosta ne ovat erittäin kirkkaita, räjähtäen valolla kymmenen miljardin auringon voimakkuudella. Tämä silkkaa kirkkauden ja syvän punoituksen yhdistelmä tarkoittaa, että ne ovat mahdollisesti näkyviä infrapuna-aallonpituuksilla joitain tulevia tehtäviä varten.
Tehtävät, kuten James Webbin avaruusteleskooppi, instrumentti, joka on erityisesti suunniteltu metsästämään ensimmäisiä tähtiä. Jos supergalttiset tähdet olivat olemassa niissä kauan vanhoissa aikakausissa, ja jos joillain heistä onni onnistui selviytymään aikakauteen, jolloin heidän veljensä olivat jo alkaneet muuttua hirviöiden mustiksi reikiksi, asettamalla heidät vain lähempänä näkymää, meillä on mahdollisuus, että voimme suoraan ottaa heidän kuvansa.
Mikä näky olisi.
Lue lisää: “Supermassiivisten alkustähteiden havaitsemisesta”
