Astrofizycy odkrywają nowatorską metodę polowania na pierwsze gwiazdy
Zespół astrofizyków odkrył nowatorską metodę wykrywania gwiazd pierwszej generacji, które do tej pory nie były bezpośrednio zaobserwowane.
Astrofizycy z HKU odkrywają nowatorską metodę polowania na pierwsze gwiazdy. Źródło: Instytut Naukowy Teleskopu Kosmicznego/Ralf Crawford)
Najnowsze badania prowadzone przez grupę badawczą prof. Jane Lixin DAI z Wydziału Fizyki Uniwersytetu w Hongkongu (HKU) doprowadziły do odkrycia nowatorskiej metody wykrywania gwiazd pierwszej generacji, znanych jako gwiazdy III populacji, które do tej pory nie zostały bezpośrednio zaobserwowane. Badania te zostały wysoko ocenione przez międzynarodową społeczność astronomiczną, w tym przez Space Telescope Science Institute. Potencjalne odkrycie gwiazd III populacji obiecuje ujawnić tajemnice dotyczące pochodzenia Wszechświata i zapewnić głębsze zrozumienie niezwykłej podróży od pierwotnego kosmosu do świata, w którym żyjemy dzisiaj. Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie The Astrophysical Journal Letters.
Wkrótce po powstaniu Wszechświata w Wielkim Wybuchu zaczęły formować się pierwsze gwiazdy, składające się głównie z wodoru i helu. Właściwości tych gwiazd pierwszej generacji, znanych jako gwiazdy III populacji, znacząco różniły się od gwiazd takich jak nasze Słońce, a nawet tych, które powstają obecnie. Były niezwykle gorące, olbrzymie pod względem wielkości i masy, ale ich życie było bardzo krótkie. Gwiazdy III populacji są pierwszymi fabrykami, w których powstała większość pierwiastków cięższych niż wodór i hel. Są one również kluczowe dla formowania się późniejszych generacji gwiazd i galaktyk. Jednak do tej pory nie udało się uzyskać przekonujących bezpośrednich detekcji gwiazd III populacji, ponieważ powstały one we wczesnym Wszechświecie i są bardzo odległe i zbyt słabe dla któregokolwiek z naszych teleskopów na Ziemi lub w kosmosie.
Naukowcom z Uniwersytetu w Hongkongu (HKU) udało się po raz pierwszy opracować nową metodę wykrywania gwiazd pierwszej generacji we wczesnym Wszechświecie. Ostatnie badania prowadzone przez zespół badawczy pod kierownictwem profesor Jane Lixin DAI wykazały, że gwiazda III populacji może zostać rozerwana na strzępy przez siły pływowe, jeśli znajdzie się w pobliżu masywnej czarnej dziury. W takim zdarzeniu rozerwania pływowego (TDE) czarna dziura pochłania szczątki gwiazdy i emituje niezwykle jasne rozbłyski. Naukowcy przeanalizowali złożony proces fizyczny i wykazali, że te rozbłyski mogą być widoczne z odległości miliardów lat świetlnych i dotrzeć do nas dzisiaj. Co najważniejsze, odkryli, że unikalne sygnatury tych rozbłysków TDE mogą posłużyć do identyfikacji gwiazd III populacji i poznania ich właściwości.
Ponieważ energetyczne fotony podróżują z bardzo dużej odległości, skala czasowa zostanie rozciągnięta z powodu ekspansji Wszechświata. Te rozbłyski TDE będą powstawać i zanikać przez bardzo długi okres czasu, co odróżnia je od rozbłysków TDE gwiazd typu słonecznego w pobliskim Wszechświecie – powiedziała prof. Jane DAI. Co ciekawe, nie tylko skale czasowe rozbłysków są rozciągnięte, ale także ich długości fali. Światło optyczne i ultrafioletowe emitowane przez TDE zostanie przeniesione do emisji podczerwieni, gdy dotrze do Ziemi – dodała Dr Rudrani KAR CHOWDHURY z Wydziału Fizyki HKU.
Odkrycie to jest niezwykle ekscytujące, ponieważ dwie ważne misje NASA, niedawno wystrzelony Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) i planowany Kosmiczny Teleskop Roman (Roman), są w stanie obserwować takie emisje w podczerwieni z dużych odległości. Profesor Priya NATARAJAN z Wydziału Astronomii i Fizyki Uniwersytetu Yale i współautorka artykułu zauważyła: Unikalne możliwości Roman, polegające na jednoczesnym obserwowaniu dużego obszaru nieba i zaglądaniu głęboko we wczesny Wszechświat, sprawiają, że jest to obiecująca sonda do wykrywania rozbłysków TDE gwiazd III populacji, co z kolei posłużyłoby jako pośrednie odkrycie gwiazd III populacji. Janet CHANG, doktorantka na Wydziale Fizyki HKU i współautorka artykułu, dodała: Spodziewamy się, że kilkadziesiąt takich zdarzeń będzie wykrywanych przez Roman każdego roku, jeżeli zastosowana zostanie odpowiednia strategia obserwacji. W świetle tych odkryć, następna dekada niesie ze sobą znaczny potencjał w zakresie identyfikacji tych odrębnych źródeł, prowadząc do ekscytujących odkryć na temat gwiazd III populacji i rozwikłania tajemnic powstania Wszechświata.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
