Astronomen sehen diese Wolke nur 1,8 Milliarden Jahre nach dem Urknall. Es hat einen winzigen Prozentsatz schwerer Elemente, die in nachfolgenden Generationen von Sternen geschmiedet wurden.
Eine Computersimulation der ersten Sterne im Universum zeigt, wie sich die Gaswolke möglicherweise mit schweren Elementen angereichert hat. Im Bild explodiert einer der ersten Sterne und erzeugt eine expandierende Gasschale (oben), die eine nahe gelegene Wolke anreichert, die in einem größeren Gasfaden (Mitte) eingebettet ist. Bildmaßstab 3.000 Lichtjahre breit. Die Farbkarte repräsentiert die Gasdichte, wobei Rot für eine höhere Dichte steht. Bild über Britton Smith, John Wise, Brian O'Shea, Michael Norman und Sadegh Khochfar.
Australische und US-amerikanische Forscher haben sich zusammengetan, um eine ferne, uralte Gaswolke zu entdecken, die möglicherweise die Signatur der allerersten Sterne unseres Universums enthält. Das Gas wird beobachtet, wie es nur 1,8 Milliarden Jahre nach dem Urknall war. Es ist relativ makellosmit nur einem extrem kleinen Prozentsatz der schweren Elemente, die wir heute sehen und die innerhalb nachfolgender Generationen von Sternen geschmiedet wurden.Die Wolke hat weniger als ein Tausendstel der in unserer Sonne beobachteten Anteile dieser Elemente - Kohlenstoff, Sauerstoff, Eisen und so weiter. Die Astronomen haben diese Forschung gestern (13. Januar 2016) im Internet veröffentlicht Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society. Das Team nutzte das Very Large Telescope in Chile, um seine Beobachtungen zu machen.
Neil Crighton vom Zentrum für Astrophysik und Supercomputing der Swinburne University of Technology leitete die Forschung. Er sagte in einer Erklärung:
Schwere Elemente wurden während des Urknalls nicht hergestellt, sie wurden später von Stars hergestellt. Die ersten Sterne bestanden aus makellosem Gas, und die Astronomen glauben, sie hätten sich ganz anders gebildet als die heutigen Sterne.
Die Forscher sagen, dass diese ersten Sterne - auch als Population III-Sterne bekannt - kurz nach ihrer Bildung in mächtigen Supernovae explodierten und ihre schweren Elemente in umgebenden unberührten Gaswolken ausbreiteten. Diese Wolken tragen dann eine chemische Aufzeichnung der ersten Sterne und ihres Todes, und diese Aufzeichnung kann wie ein Finger gelesen werden.
Crighton sagte:
Frühere Gaswolken, die von Astronomen gefunden wurden, weisen einen höheren Anreicherungsgrad schwerer Elemente auf, weshalb sie wahrscheinlich durch neuere Sterngenerationen verschmutzt wurden, wodurch jegliche Signatur der ersten Sterne verdeckt wurde.
Michael Murphy, Professor an der Swinburne University, ist C-Autor einer Studie. Er sagte:
Dies ist die erste Wolke, die den winzigen Anteil schwerer Elemente zeigt, den man von einer Wolke erwartet, die nur mit den ersten Sternen angereichert ist.
Die Forscher hoffen, weitere dieser Systeme zu finden, mit denen sie die Verhältnisse verschiedener Arten von Elementen messen können.
Professor John O’Meara vom Saint Michael’s College in Vermont ist Mitautor der Studie. Er sagte:
Wir können das Verhältnis zweier Elemente in dieser Wolke messen - Kohlenstoff und Silizium. Der Wert dieses Verhältnisses zeigt jedoch nicht schlüssig, dass es durch die ersten Sterne bereichert wurde. Eine spätere Anreicherung durch ältere Sterngenerationen ist ebenfalls möglich.
Indem wir neue Wolken finden, in denen wir mehr Elemente entdecken können, können wir das einzigartige Muster der Häufigkeiten testen, die wir für die Anreicherung durch die ersten Sterne erwarten.
Der obige Film zeigt die Entwicklung der Hauptcomputersimulation, die die ferne, uralte Gaswolke beschreibt, die von diesen Forschern entdeckt wurde. Auf der linken Seite der Simulation sehen Sie die Gasdichte. Das rechte Feld zeigt die Temperatur. Der erste Pop III-Stern - einer der ersten Sterne in unserem Universum - bildet sich bei Rotverschiebung 23,7 und leuchtet ungefähr 4 Millionen Jahre lang, bevor er als Kernkollaps-Supernova explodiert. Zu diesem Zeitpunkt ändert sich das rechte Feld, um die Metallizität (Häufigkeit) anzuzeigen von schweren Elementen, die über die Supernova in die Wolke freigesetzt werden).
Ungefähr 60 Millionen Jahre nach der ersten Supernova (im Video gegen 00:45 Uhr) zoomt die Simulation auf den Entstehungsort des zweiten Pop-III-Sterns. Kurz nachdem es explodiert ist, kollidiert die Supernova-Druckwelle mit einem nahe gelegenen Lichthof, der sich in die entgegengesetzte Richtung bewegt (im Video gegen 1:00 Uhr). Die vorbeiziehende Druckwelle und ein Verschmelzungsereignis induzieren Turbulenzen, die es den Metallen aus der Supernova ermöglichen, sich in der Mitte des Halos zu vermischen.
Die Simulation fährt mit der Vergrößerung fort, um dem dichten Gas im Kern des Halos zu folgen, das es durchläuft außer Kontrolle geraten. Während eines Großteils des Zusammenbruchs wird der zentrale Kern kleiner und dichter. Schließlich wird die Staubkühlung effizient, wodurch das Gas schnell abkühlt und sich in mehrere Klumpen aufteilt - zukünftige neue Sterne.
Am Ende der Simulation sehen wir uns das an prästellare Kerne - die Herzen zukünftiger Sterne - die dann die ersten massearmen Sterne bilden werden.