De unde știm ? … Episodul 11 … când au luat naștere primele stele din univers?
Stelele sunt unele din cele mai studiate obiecte din Univers. Datorită acestora acum voi puteți citi acest articol, datorită acestora există elementele chimice din care sunteți alcătuiți voi și tot ce există pe planeta noastră, inclusiv Terra în sine. ba mai mult stelele sunt la propriu și figurat motorul universului nostru.
Data când s-a aprins lumina în univers (nașterea primelor stele) este încă discutabilă de către oamenii de știință, metode diferite de investigație științifică sunt dezvoltate și aplicate într-o cursă a cărui câștigător ar urma să primească meritele de vigoare, unde rezultatele ne aduc argumente din ce în ce mai uimitoare ce plasează data din ce în ce mai aproape de evenimentul Big-Bang astfel:
A: în primă etapă într-un raport ESA (European Space Agency) din 2015 conform noilor observații de atunci realizate cu ajutorul satelitului Plank al agenției spațiale, cercetătorii au ajuns la concluzia că stelele s-au născut odată cu „aprinderea” luminii din univers, aproximativ după 550 milioane de ani după Big Bang, conform măsurătorilor de mare precizie asupra radiației cosmice de fond (CMB) în perioada 2009-2013. Acest proces a început desigur odată cu extinderea universului din momentul de început al Big bang-ului.
Teoria ESA fiind bazată pe studierea „strălucirii remanente” a Big Bangului, lumina străveche numită radiaţie cosmică de fond (CMB, Cosmic Microwave Background, în original, care se referă la o formă de radiaţie electromagnetică ce se găseşte peste tot în Univers, cu frecvenţa de 160,4 GHz. Satelitul ştiinţific Planck al Agenţiei Spaţiale Europene (ESA) a cartografiat această „fosilă” în perioada 2009-2013. Această radiaţie conţine o multitudine de informaţii referitor la condiţiile din stadiile incipiente ale Universului şi poate fi utilizată chiar pentru calcularea vârstei, formei şi efectuarea unui inventar asupra continutului Cosmosului.
De asemenea, savanţii pot folosi harta realizată de Planck pentru a detecta „distorsiuni” foarte subtile, care pot furniza informaţii despre interacţiunile şi interferenţele suferite de radiaţia de fond în drumul său spre Terra. Una dintre aceste distorsiuni ar fi fost imprimată radiaţiei când cosmosul, încă în „copilărie”, ar fi trecut printr-o schimbare de mediu majoră, numită reionizare, schimbare ce ar fi putut apărea numai când hidrogenul neutru şi rece care domina Universul după Big Bang a fost re-energizat de aprinderea primelor stele.
Mai multe informații despre misiunile și descoperirile cu ajutorul satelitului Planck puteți accesa aici
B: în 2017 o echipă condusă de Nicolas Laporte a înregistrat dovezi ale nașterii primelor stele undeva la 400 milioane ani de la Big Bang
printre evenimentele ce au stat la baza concluziei prezentate de Nicolas Laporte se poate numerota:
- pentru a observa A2744_YD4, cea mai tânără și mai îndepărtată galaxie văzută vreodată de ALMA ( la momentul respectiv) s-a folosit Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA). În urma analizei tinerei galaxii s-a observat că aceasta conținea o abundență de praf interstelar – praf format din moartea unei generații anterioare de stele . În spatele descoperirii s-a aflat o echipă internațională de astronomi, condusă de Nicolas Laporte
- în urma descoperii abundenței de praf stelar în galaxia respectivă, echipa și-a extins cercetările prin utilizarea instrumentului X-shooter folosindu-se de VLT de sub administrația ESO. astfel au confirmat distanța enormă față de A2744_YD4 și faptul că galaxia este datată pe când universul avea doar 600 de milioane de ani, perioadă în perioada în care se considera că s-au format primele stele și galaxii. În urma unei conferințe Laporte a declarat:
„Not only is A2744_YD4 the most distant galaxy yet observed by ALMA , but the detection of so much dust indicates early supernovae must have already polluted this galaxy” – A2744 YD4 nu numai că este cea mai distantă galaxie observată de ALMA , dar detectarea a așa de mult praf cosmic indică prezența supernovelor timpurii ce deja populase această galaxie.
Observațiile galaxiei A2744_YD4 au fost posibile deoarece această galaxie se află în spatele unui cluster masiv de galaxii numit Abell 2744. Din cauza unui fenomen numit lupă gravitațională , clusterul a acționat ca un „telescop” cosmic uriaș pentru a amplifica distanța A2744_YD4 de aproximativ 1,8 ori, permițând echipei să privească mult înapoi în universul timpuriu.
Praful stelar este format din atomi ai elementelor chimice precum siliciu, carbon, aluminiu, etc, aceste elemente se știe că sunt produse în nucleul stelelor și împrăștiate în univers când stelele mor, cel mai adesea prin explozii de tip supernovă, supernova find soarta stelelor super mari precum cele ce se presupun că au fost primele stele din univers. Aceste elemente astăzi sunt abundente și reprezintă un element cheie în formarea stelelor dar înainte de moartea primelor stele era foarte rar. Detectarea prafului în universul timpuriu furnizează informații noi despre momentul când primele supernove au explodat și, prin urmare, momentul în care primele stele fierbinți au luminat Universul. Schițarea unui calendar al luminării universului este o prioritate a astronomiei și astrofizicii moderne, iar acest calendar se poate realiza prin analiza prafului stelar timpuriu.
- continuarea măsurătorilor asupra A2744 YD4 estimează că conține o cantitate de praf echivalentă cu 6 milioane de ori masa Soarelui nostru, în timp ce masa stelară totală a galaxiei – masa tuturor stelelor – a fost de 2 miliarde de ori mai mare decât masa Soarelui nostru. Echipa a măsurat, de asemenea, rata de formare a stelelor în A2744_YD4 și a constatat că stelele se formează la o rată de 20 de mase solare pe an – comparativ cu o singură masă solară pe an în Calea Lactee.
- Analizând informațiile obținute în urma măsurătorilor s-a ajuns la rezultatul că primele stele s-au format cu aproximativ 200 milioane ani mai devreme decât epoca în care observăm galaxia.
C: în februarie 2018 s-a confirmat cea mai veche stea, așa de veche încât conform datelor colectate s-a născut în perioada de început a Universului numită de oameni de știință „Darck edge” și anume la numai 180 milioane ani de la evenimentul Big-Bang.
Totul a început cu un proiect îndrăzneț și cu o antenă construită pe Terra, o antenă a cărei construcție a durat 10 ani și un receptor foarte sensibil. Echipa de astronomi implicată în proiect a fost alcătuită de astronomi de la Universitatea de Stat din Arizona (ASU), Institutul de Tehnologie din Massachusetts (MIT) și Universitatea din Colorado( din Boulder). Cercetarea lor a făcut parte din proiectul Experimentul pentru Detectarea Semnăturii Globale de EoR (Epoch of Reionization) , finanțat de Fundația Națională pentru Științe (NSF)
Cercetătorii susțin că cele mai vechi stele probabil au schimbat radiația electromagnetică a universului, cunoscută și sub denumirea de microunde cosmice – CMB (la fel ca și echipa de la ESA menționată la punctul A, doar că în proiectul de față cercetătorii și-au propus să caute o singură stea și nu o dată relativa). Deși știau ce căutau – o mică schimbare în intensitatea semnalelor radio CMB între anumite lungimi de undă – găsirea lor nu a fost ușoară, având în vedere tot ce se întâmplă în univers.
„Sursele de zgomot pot fi de 10.000 de ori mai puternice decât semnalul – este ca și cum ai fi în mijlocul unui uragan și de a încerca să auziți bătăile de aripi ale unei păsări Colibri”, a spus Peter Kurczynski, director de program al FSN, într-un comunicat de presă.
Pe baza cercetărilor anterioare, echipa a știut, de asemenea, că cele mai vechi stele ale Universului au eliberat cantități mari de lumină ultravioletă (UV). Când această lumină a interacționat cu atomi de hidrogen, a absorbi fotoni CMB, lăsând un semnal în frecvențele radio: o indicație că s-au format stele.
Folosind o antenă radio personalizată în deșertul australian, echipa a colectat date despre undele radio până când, în sfârșit, au găsit ceea ce căutau: o scădere clară în intensitatea CMB. Această scufundare a indicat că stele antice au apărut la aproximativ 180 de milioane de ani după Big Bang. Timp de câțiva ani, cercetătorii au verificat si reverificat datele înainte de a le declara valide.
„Găsirea acestui semnal minuscul a deschis o nouă fereastră către universul timpuriu”, a declarat cercetătorul principal Judd Bowman, cosmolog al ASU, în comunicatul de presă. „Este puțin probabil să vedem mai devreme în istoria stelelor în timpul vieții noastre”
Nu numai că această descoperire ne face să aruncăm o privire asupra celor mai vechi ale universului stele, ci ne și ajută să rezolvăm una dintre cele mai mari mistere ale universului: natura materiei întunecate.
D: ulterior în mai 2018 Hashimoto și colegi susține printr-o teorie științifică că primele stele s-au format mult mai repede și anume cu aproximativ 250 milioane ani de la Big bang. Acesta declară că totul a început de la decizia de a analiza cu ajutorul radiotelescopului ALMA şi celor patru enorme telescoape VLT (Very Large Telescope) ale (ESO) Observatorului european austral uneia din cele mai îndepărtate galaxii cunoscute (numită MACS1149-JD1), și analiza luminii generate de aceasta. Pe 16 mai 2018 în revista Nature au fost publicate rezultatul studiului științific care pe scurt relatează următorul fir al evenimentelor:
- modalitatea aleasă de acesta pentru investigarea formării primelor stele a fost analiza luminii stelelor din galaxiile extrem de îndepărtate, pentru studiul său a ales o galaxie descoperită în anul 2012, ceea ce au făcut practic autorii studiului a fost să măsoare cu exactitate deplasarea spre roșu a luminii generată de stelele din galaxie. Practic studierea deplasării spre roșu a unei surse de lumină în cazul de față ne spune factorul prin care Universul s-a extins de când sursa și-a emis lumina, precum și distanța față de sursă și timpul în care lumina a fost eliberată.
- Hashimoto și colaboratorii au determinat deplasarea spre roșu a MACS1149-JD1 prin studierea proprietăților unei linii de emisie în spectrul galaxiei. Ei au raportat o deplasare spre roșu de aproximativ 9.11, ceea ce înseamnă că galaxia este privită ca atunci când Universul era aproximativ o zecime din mărimea sa actuală aproximativ 550 de milioane de ani. Măsurarea autorilor a fost posibilă datorită îmbunătățirii continuă în urma investiției de 1.4 miliarde USD a observatorului Atalcama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) din Chile.
- analizarea culorilor observate la MACS1149-JD1 cu ajutorul telescoapele Hubble și Spitzer ale NASA. Astfel de culori oferă indicii despre numărul de stele care s-au format in trecutul galaxiilor. Autorii arată că analizând culorile din MACS1149-JD1 se subliniază un episod substanțial în formarea stelelor din galaxie și anume pe când universul avea doar 250 de milioane de ani.
În urma prezentării celor patru studii, primul instinct ar fi de a considera studiile din 2015 și 2017 ca depășite și ne mai concludente iar rezultatele să le considerăm eronate, să nu mai zicem de cel din mai 2018 la care puțini îi mai înțeleg rostrul ; dar nu e cazul. În știință când o teorie științifică este suprascrisă de alta, nu o anulează pe cea anterioară și îi trasează noi limite ale valabilității. în cazul de față primul studiu din 2015 reprezintă data relativă când universul „s-a aprins” iar cele din 2017 și mai 2018 reprezintă data relativă când anumite galaxii „s-au aprins” lucru ce denotă că universul nu s-a aprins brusc și înainte de erupția de nașteri stelare ce a rămas înscrisă în CMB în radiația termică de fond a universului, au exista galaxii ce au furat startul; iar cel din februarie 2018 reprezintă o dovadă indirectă ce relatează momentul nașterii primelor stele din univers ( moment înregistrat in CMB)
lasă un comentariu, scrie-ne părerea ta.