Trebuie să vorbim despre veacurile întunecate. Nu, nuacestea vârste întunecate după căderea Imperiului Roman de Apus. Și trebuie să vorbim despre zorii cosmice: nașterea acelor prime stele, o epocă zbuciumată care a remodelat complet fața cosmosului în forma sa modernă.
Este posibil ca acele prime stele să fie complet diferite de ceea ce vedem în universul prezent. Și s-ar putea, dacă avem noroc, să fim pe cusp de a-i vedea pentru prima dată.
Mai întâi trebuie să punem la cale un mic mister.
Cu toții știm de acum cum sunt găurile negre. O stea uriașă, undeva la nord de opt ori mai mare decât soarele nostru, își trăiește viața scurtă, dar previzibilă, fuzionând hidrogenul în heliu. Apoi rămâne fără hidrogen și începe să fuzioneze heliu. Apoi rămâne fără heliu și începe să ardă chestii mai grele, făcându-și drumul până la tabelul periodic până când lovește fierul. Fuzionarea fierului aspiră energia în loc să elibereze energie și astfel nimic nu poate opri prăbușirea gravitațională cumplită a stelei. Totul se strecoară într-un volum mic, iar acum ai o gaură neagră.
De-a lungul timpului, acea gaură neagră poate întâlni și consuma alte găuri negre, sau pur și simplu sugă materialul interstelar înconjurător, crescând în siguranță tot timpul. Având în vedere suficient timp și suficientă mâncare, gaura neagră se poate umfla pentru a deveni un uriaș - un gigant supermasiv. Aceste creaturi pândesc în inimile galaxiilor și își dau cu ușurință vârful la un cântar de milioane de ori mai mare decât soarele nostru.
Materialul nou continuă să cadă - doar pentru că gaura neagră este gigantică nu înseamnă că foamea ei este atârnată - și, în timp ce gazul cade în măturaua gaură neagră, acesta se comprimă și se încălzește, strălucind mai luminos decât valoarea unei galaxii stele. Acest obiect poartă mai multe nume - quasar, blazar, nucleu galactic activ - dar toate înseamnă același lucru: o gaură neagră gigantă estehrănire.
Este bine, bine și ușor înfricoșător, dar iată o problemă. Vedem cvasari în universul foarte îndepărtat, ceea ce înseamnă că vedem cvasi în foartetineri univers, când nu avea nici măcar un miliard de ani (da, este tânăr pentru un univers). Și procesul pe care tocmai l-am descris mai sus (formând stele mari, lăsându-le să trăiască și să moară, creând o gaură neagră, lăsându-l să se alimenteze la proporții gargantuan) durează mult mai mult de un miliard de ani.
Cum a produs universul nostru găuri negre monstru atât de repede?
Dacă traseul obișnuit stea-> gaură neagră-> quasar nu pare să funcționeze în universul timpuriu, este timpul să ia în considerare alternative. Comenzi rapide. Trasee mai rapide spre crearea marilor găuri negre pe care le cer observațiile noastre există. Și cel mai rapid mod de a face o gaură neagră super-masivă este să începi cu o stea supermasivă.
Cât de supermasiv? Cât despre 100.000 de mase solare, este suficient de mare pentru tine?
Astfel de stele nu există pur și simplu în universul de astăzi. Dacă încerci să înghesui toate asteachestie într-un volum suficient de compact pentru a-l transforma într-o stea, interacțiunile și instabilitățile o vor fragmenta ca atâta aluat de prăjituri în mâini, formând o mulțime de stele normale în loc de un singur monstru. Acesta este motivul pentru care credem că astrele de peste 100 de mase solare sunt, în timp ce astăzi, sunt extrem de rare.
Dar era Zorii Cosmice a fost o altă perioadă. Pentru prima dată, încă nu existau elemente grele - forjele nucleare nu funcționau suficient de mult pentru a polua căile navigabile interstelare. Radiațiile din aceste elemente suplimentare sunt o modalitate excelentă de a răci un nor de gaz și de a declanșa fragmentarea acestuia în bucăți mai mici. În al doilea rând, tânărul cosmos a fost inundat cu radiații ultraviolete cu energie mare, de la nașterea bruscă a altor stele mai mici. Această radiație desparte hidrogenul molecular, o altă cale-cheie pentru răcirea și fragmentarea unui nor de gaz gigant.
Așa că, din nou rare, condițiile ar fi putut fi chiar la sfârșitul veacurilor cosmice întunecate pentru a forma stele uriașe și chiar supergigante: material suficient ar fi putut să curgă într-un volum suficient de mic fără a se despărți, dând naștere unei stele uriașe.
Aceste stele uriașe ar fi dus vieți scurte și s-au prăbușit direct pentru a forma mari găuri negre, scurtând traseul obișnuit pentru a face cvasari.
Acest lucru sună ca o idee grozavă, dar în știință ideile mari trebuie să înfrunte dovezile înainte să putem începe să credem în ele. În acest caz, ar fi destul de la îndemână să avem o fotografie cu una dintre aceste stele gargantuane inainte de s-au transformat în găuri negre și apoi în quasari.
Este greu, totuși, pentru că epoca în care aceste stele au trăit și au murit este departe de noi. Și acele stele, deși erau încă uriașe după standardele stelare, erau foarte mici, ceea ce le făcea și mai greu de observat la aceste distanțe extreme.
Dar pentru o dată am putea face o pauză norocoasă. Simulările recente ale acestor stele ciudate dezvăluie că sunt surprinzător de cool, având o temperatură a suprafeței undeva între 6.000-8000 Kelvin, oferind suprafețelor lor o strălucire roșie intensă. Și datorită volumului lor incredibil, sunt foarte luminoase, izbucnind de lumină la o intensitate de zece miliarde de sori. Această combinație de strălucire pură și roșeață profundă înseamnă că sunt potențial vizibile în lungimile de undă infraroșu pentru unele misiuni viitoare.
Misiuni precum James Webb Space Telescope, un instrument special conceput pentru a merge la vânătoare pentru primele stele. Dacă stelele superbe au existat în acele perioade demult, și dacă unele dintre ele au avut norocul să supraviețuiască în epoca în care frații lor au început deja să se transforme în găuri negre monstru, punându-le doar mai mult în vedere, există șansa să putem direct fă-le poza.
Ce priveliște ar fi.
Citește mai mult: „Despre detectarea stelelor primordiale supermasive“
