Mióta a csillagászok rájöttek, hogy az Világegyetem folyamatos terjeszkedési állapotban van, és hogy egy hatalmas robbanás valószínűleg mindent elindított 13,8 milliárd évvel ezelőtt (a Nagyrobbanás), megoldatlan kérdések merültek fel arról, hogy mikor és hogyan alakultak ki az első csillagok. A NASA Wilkinson mikrohullámú anizotrópiás szonda (WMAP) és hasonló missziók által összegyűjtött adatok alapján feltételezhető, hogy ez körülbelül 100 millió évvel a nagy robbanás után történt.
Ennek a komplex folyamatnak a sok részletét rejtély maradt. A Max Planck Csillagászati Intézet kutatói által vezetett csoport által gyűjtött új bizonyítékok azonban azt mutatják, hogy az első csillagok meglehetősen gyorsan kialakultak. A Las Campanas Obszervatóriumban a Magellan távcsövekből származó adatok felhasználásával a gázfelhőt figyelték meg, ahol csillagképződés éppen 850 millió évvel a nagy robbanás után történt.
A megállapításokat leíró tanulmány, amely a közelmúltban jelent meg a Astrophysical Journal, Eduardo Bañados vezette. Az akkori Carnegie Tudományos Intézet egyik tagja, Banados és kollégái megfigyelték a gázfelhőt, miközben nyomon követik a 15 legtávolabbi ismert kvazár felmérésének a felmérését.
Ezt a felmérést Chiara Mazzucchelli, az Európai Déli Obszervatórium (ESO) csillagász és a tanulmány társszerzője készítette Ph.D. kutatás a Max Planck Csillagászati Intézetben. Különösen egy kvazár (P183 + 05) spektrumának vizsgálata során rámutattak, hogy ennek van néhány meglehetősen sajátos tulajdonsága.
A Carnegie Intézet 6,5 méteres Magellan távcsöveivel a chilei Las Campanas obszervatóriumban Banados és kollégái felismerték a spektrális tulajdonságaikat: - egy közeli gázfelhő, amelyet a kvazár világít. A spektrumok azt is megmondták nekik, hogy milyen messze vannak a földgázfelhő a Földtől - több mint 13 milliárd fényévnyire -, így az egyik legtávolabbi, amelyet valaha a csillagászok figyeltek meg és azonosítottak.
Ezen túlmenően olyan spektrumokat találtak, amelyek jelezték az elemek, mint például szén, oxigén, vas és magnézium, nyomainak jelenlétét - kémiailag „fémeknek” neveztek, mivel ezek nehezebbek, mint a hélium. Az ilyen elemeket a korai világegyetem alatt hozták létre, amikor a csillagok első generációi (más néven „III. Populáció”) élettartama végét követően engedték őket a kozmoszba, és szupernóvákként felrobbantak.
Ahogyan Michael Rauch, a Carnegie Tudományos Intézet csillagásza és az új tanulmány társszerzője elmondta:
"Miután meggyőződöttünk arról, hogy [ilyen] tiszta gázt csak 850 millió évvel a nagy robbanás után vizsgáltunk, elgondolkodtunk azon, vajon ez a rendszer képes-e megőrizni a csillagok első generációja által előállított kémiai aláírásokat."
A csillagok első generációjának megtalálása már régóta a csillagászok célja, mivel ez lehetővé tenné az univerzum történetének átfogóbb megértését. Az idő múlásával a hidrogénnél nehezebb elemek kulcsszerepet játszottak a csillagok kialakulásában, ahol az anyag a kölcsönös vonzerő miatt összerakódik, majd gravitációs összeomláson megy keresztül.
Mivel úgy gondolják, hogy csak a hidrogén és a hélium létezett az univerzumban a nagy robbanás után, a csillagok első generációjában nem voltak ezek a kémiai elemek - ami megkülönbözteti őket minden azt követő generációtól. Ezért meglepő volt megfigyelni ezen elemek relatív bőségét egy ilyen korai gázfelhőben, ami valójában összehasonlítható azzal, amit ma a csillagászok látnak a galaktikus gázfelhőkben.
Ezek a megfigyelések komoly kihívást jelentenek a hagyományos elméletekhez, amelyek szerint az univerzumunk első csillagai kialakultak. Alapvetően azt jelzi, hogy a csillagképződésnek sokkal korábban meg kellett kezdődnie ahhoz, hogy előállítsák ezeket a kémiai elemeket. Az Ia típusú szupernóvákkal végzett tanulmányok alapján becslések szerint ezen megfigyelt mennyiségű fémek előállításához szükséges robbanások körülbelül egymilliárd évig tartanak.
Röviden: a tudósok körülbelül egy nemzedék után távozhattak az első csillagok megszületésekor, ami arra utal, hogy a Világegyetem legkorábbi örökkévalóinak ideje alatt is lehetnek ilyenek. Ez ténylegesen azt jelenti, hogy az első csillagoknak meglehetősen gyorsan kellett volna képződniük a hidrogén és a hélium elsődleges leveséből, amely a korai világegyetem volt. Ez a megállapítás komoly következményekkel járhat a kozmikus evolúció elméleteire.
Mint Bañados mondta, most a cél az, hogy ezt megerősítsük további gázfelhők megtalálásával, amelyek hasonló kémiai bőséggel rendelkeznek:
Izgalmas, hogy a fémséget és a kémiai bőséget már a világegyetem történetének korai szakaszában meg tudjuk mérni, de ha meg akarjuk határozni az első csillagok aláírását, akkor még a kozmikus történelemben korábban is meg kell vizsgálnunk. Optimista vagyok abban, hogy még távolabbi gázfelhőket fogunk találni, amelyek segítenek megérteni az első csillagok megszületését. ”
A relativitás azt mondja nekünk, hogy a tér és az idő ugyanazon valóság két kifejezése. Ergo, ha távolabb nézünk az Univerzumba, az időben is távolabbra nézünk. Ennek során a csillagászok képesek voltak kiigazítani kozmológiai modelljeiket és elképzeléseiket arról, hogy mikor és mikor kezdődött minden. Tudva, hogy az univerzum első csillagai eredete még korábbi időkre is visszavezethető; Nos, ez csak a tanulási görbe része!
