Novi teleskop bo omogočil ujemanje svetlobe prvih zvezd v vesolju

Galaktični grozd Abell 2744 je od nas oddaljen 3,5 milijarde svetlobnih let in ima zmogljivost več kot 400 galaksij. Skupna teža vseh galaksij povzroča, da grozd deluje kot leča, skozi katero znanstveniki upajo, da bodo videli oblikovanje prvih zvezd.

Približno 200-400 milijonov let po Velikem poku so se pojavile prve zvezde. Zaradi oddaljenosti ostanejo nedostopni opazovalcu zemlje, vendar se lahko stvari spremenijo leta 2020 po uvedbi vesoljskega teleskopa NASA, Jamesa Webba.

Prve zvezde so pomembne za raziskovalce, saj lahko sporočajo dragocene informacije o lastnostih zgodnjega vesolja. Možno je razumeti, ali so binarne zvezde pogoste ali pa so samske. In tudi, koliko težkih kemičnih elementov je ustvarila prva generacija in kako so nastale.

Objektiv za povečanje gravitacije

Prvi korak temelji na infrardeči občutljivosti teleskopa Jamesa Webba. Prve zvezde so bile velike, vroče in oddajane UV žarke. Vendar so tako daleč, da je univerzalna resolucija premaknila svoj vrh od UV do daljših IR valovnih dolžin.

Drugi korak je uporaba kombinirane gravitacije vmesnega galaktičnega grozda kot leče, ki se bo osredotočila in povečala svetlobo zvezd prve generacije. Tipično gravitacijsko lečenje lahko poveča svetlobo za 10-20 krat, vendar to ni dovolj. Za Webb mora biti povečanje več kot 10.000-krat. Da bi dosegli takšno povečanje, bodo grozdi zahtevali tranzite - posebne poravnave, kjer se zvezdna svetloba znatno poveča več tednov, medtem ko galaktični grozd pade med Zemljo in zvezdo.

Igra sreče

Kako verjetno je ta uskladitev? Astronomi pravijo, da so možnosti zelo majhne. Poleg tega je vsak kaustik asimetričen, kar vodi do močnega povečanja, če se zvezda približuje na eni strani, vendar je veliko bolj nejasna, če na drugi strani. To je, odvisno od strani, zvezda bo svetlejša za nekaj ur ali mesecev. Po vrhuncu svetlosti bo izginil.

Ključni atribut prvih zvezd je, da so nastale iz mešanice vodika in helija zgodnjega vesolja brez težkih kemijskih elementov, kot so ogljik, kisik, železo in zlato.

Novi teleskop bo omogočil ujemanje svetlobe prvih zvezd v vesolju

Znanstveniki prikazujejo zvezde glede na temperaturo in svetlost v diagramu. Večina je vzdolž glavnega zaporedja. Sonce (spodaj, desno) ima pričakovano življenjsko dobo 6,4 milijard let. Prva generacija je vroča in raste v eksploziji supernove v nekaj milijonih letih

Akrecijski disk okoli primarnih črnih lukenj, ki so nastale po Big Bangu, lahko postane še en viden objekt. Črne luknje bi bile končni evolucijski rezultat velikih zvezd. Če bi bile zvezde v binarnem sistemu, potem bi ena postala črna luknja, napajana s plinom iz satelita in oblikovala ravno ploščo. Akrecijski disk bo prikazal drugačen spekter od prve zvezde, ker gre skozi kavstičen, kar ustvarja izboljšano svetlost pri krajših valovnih dolžinah od vročega, najbolj notranjega dela diska.

Znanstveniki so že izbrali več potencialnih tarč, med njimi galaktični grozd El Gordo. Ekipa upa na veliko sreče in dolgo iskanje (ves čas delovanja Jamesa Webba).

Zunaj Webba

Vesoljski teleskop James Webb bo pravi tehnični čudež, vendar ne bo trajal večno. Hubble je na primer v orbiti od leta 1990 in ga astronavti 5-krat servisirajo. Načrtovano je, da se Webb nahaja na razdalji 1,5 milijona km od Zemlje, trajanje dela pa se najprej izračuna za 5-10 let (lahko doseže tudi do 15). Vendar pa vzdrževanje ni zagotovljeno.

Novi teleskop bo omogočil ujemanje svetlobe prvih zvezd v vesolju

Zato se načrtuje nov teleskop na visokem in suhem vrhu observatorija Las Campanas (Čile). Ta kraj je idealen za nadzor IR. Leta 2026 bo GMT (Giant Magellan Telescope) imel svetlobno površino 24,5 metrov, ustvarjeno iz 7 posameznih ogledal. V določenem obdobju bodo ti teleskopi delovali skupaj, zato znanstveniki načrtujejo, da bodo izkoristili vse priložnosti za iskanje prvih zvezd.

Komentarjev (0)
Iskanje