Seniausios žvaigždės ir tamsioji medžiaga

Dedama nemažai pastangų aptikti šias senąsias žvaigždes, tikintis, jog tai padės išsiaiškinti, ar Visata sudaryta iš šiltos ar šaltos tamsiosios medžiagos.

Mokslininkai įvykdė daugybę įvairių eksperimentų giliai po žeme, mėgindami aptikti tamsiosios medžiagos daleles mūsų planetoje, tačiau nauji duomenys verčia nukreipti žvilgsnį į naktinį dangų.

„Jei tamsioji medžiaga yra šilta, kai kurios iš šių pirmykščių žvaigždžių turėtų slypėti netoli mūsų galaktikos. Visa tai suteikia puikią perspektyvą tyrinėti tamsiąją medžiagą, į pagalbą pasitelkus senąsias žvaigždes“, – pasakoja straipsnio bendraautoris Tomas Fjūnsas (Tom Theuns) iš Durhamo (Didžioji Britanija) bei Antverpeno (Belgija) universitetų.

„Tamsiosios medžiagos gravitacija tarsi inkaru pritvirtino besiformuojančias žvaigždes, tačiau jos energija turėjo didelės įtakos tam, kaip ir kur jos susiformavo. Jei ateities teleskopais pavyks aptikti pirmųjų žvaigždžių spiečius, tamsiosios medžiagos energiją bus galima nustatyti tiesiog iš žvaigždžių. Jos taip pat pasakys, iš ko gali būti sudaryta pati tamsioji medžiaga“, – teigia „Science“ redaktoriaus pavaduotoja Džoana Beiker (Joanne Baker).

Išvados, gautos atlikus naujausius skaitmeninius modeliavimus, taip pat gali padėti tyrėjams geriau suprasti, kada Visatoje įsižiebė pirmosios žvaigždės. Reikia pridurti, jog tie patys skaičiavimai siūlo ir naują kai kurių juodųjų skylių formavimosi paaiškinimą.

Po Didžiojo sprogimo Visata greitai išsiplėtė, tačiau pirmuosius 100 mln. metų išliko tamsi ir beveik vienalytė. Tamsiosios medžiagos gravitacija iš vandenilio, helio ir ličio dujų sudarė pradines struktūras, kuriose vėliau ir gimė pirmosios žvaigždės.

Gana gerai ištyrinėtame šaltos tamsiosios medžiagos modelyje, ši medžiaga Visatoje sklido mažomis bangelėmis, kolapsuodama į mažus, beveik sferinius darinius, kuriuose savo ruožtu susidarė „šuliniai“, įtraukiantys minėtąsias dujas. Taip gimė pirmosios žvaigždės, tačiau tai turėjo būti labai masyvios, 100 ir daugiau kartų sunkesnės už Saulę žvaigždės, kurių gyvenimo trukmė labai trumpa. Suprantama, tokios žvaigždės sudegė jau labai seniai ir aptikti jas mūsų Galaktikos aplinkoje nėra ko tikėtis.

Visiškai priešingai nei šaltos tamsiosios medžiagos atveju, šiltos tamsiosios medžiagos dalelės juda greitai, todėl tikėtina, jog jos galėjo suardyti bet kokias pačias mažiausias bangeles ir neleido susiformuoti mažiems sferiniams dariniams. Pagal mokslininkų skaičiavimus, dujos turėjo kondensuotis į tam tikrus ilgus siūlus, kurie dėl gravitacijos poveikio sparčiausiai traukėsi išilgai trumpiausios ašies.

„Šie siūlai turėjo būti apie 9 tūkst. šviesmečių ilgio, o tai sudaro apie ketvirtį mūsiškio Paukščių Tako dydžio. Jie turėjo subyrėti didžiuliu žvaigždžių susidarymo protrūkiu, tai turėjo būti nepaprastai įspūdingas reginys“, – žavisi straipsnio autorius Liangas Gao (Liang Gao) iš Durhamo universiteto. Be to, šiame scenarijuje gimstančių žvaigždžių masė turėjo būti mažesnė, o kai kurios iš jų galėjo turėti ir ypač mažą masę. Tam, kad išliktų iki šių dienų, tokių žvaigždžių masė negalėjo būti didesnė už Saulės. Kuo mažesnė žvaigždės masė, tuo ilgiau ji gyvuoja, vadinasi, jei teisingas šiltos tamsiosios medžiagos modelis, viena kita iš šių mažyčių pirmųjų žvaigždučių gali būti vis dar aptinkamos tokiose galaktikose kaip Paukščių Takas.

Kitas būdas aptikti šį didįjį žvaigždžių susidarymo protrūkį būtų šviesos, atkeliaujančios iš pačių tolimiausių Visatos kampelių, užregistravimas. Visa tai turėtų parodyti, kaip formavosi seniausios žvaigždės, pagaminusios pirmuosius sunkiuosius elementus, tokius kaip anglis, deguonis bei silicis. Šie elementai yra esminiai kietųjų objektų, pavyzdžiui, Žemės ar kitų uolingų planetų, susidarymui.

Šiltos tamsiosios medžiagos scenarijus paaiškintų ir tai, kaip galėjo susidaryti supermasyvios juodosios skylės, esančios daugelio, jei ne visų didelių galaktikų centruose. Šių milžiniškų juodųjų skylių masės gali būti lygios milijardui Saulės masių. Straipsnio autorių nuomone, žvaigždžių styga galėjo pradėti trauktis, priversdama joje esančias žvaigždes susidurti tarpusavyje, ir sukurdama pakankamos masės užuomazgą supermasyviai juodajai skylei. Šaltos tamsiosios medžiagos modelyje tokios užuomazgos sukūrimui nepakanka pavienių net ir labai masyvių žvaigždžių, todėl tai galėtų būti dar vienas argumentas šiltos tamsiosios medžiagos modelio naudai.

Plačiau: MokslasPlius