Учені з'ясували, як формувалися перші зірки: всі вони були частиною космічних млинців

У новій статті для журналу Astrophysical Journal Letters, яка ще не пройшла повну рецензію, міжнародна група вчених пропонує нову теорію утворення перших зірок. Учені вважають, що вони могли сформуватися не окремо, а як крихітні ділянки гігантських, схожих на млинці, листів. Отже, це призвело б до появи справді гігантських зірок, які зможе виявити космічний телескоп Вебба, пише Space.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтеся, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Більшість нашого Всесвіту, як вважають учені, займає таємнича темна матерія. Але досі невідомо, з чого вона складається.

Холодна темна матерія

Відповідно до теорії про холодну темну матерію, яка є основною для нинішньої космологічної моделі Всесвіту, цей вид темної матерії складається з якоїсь екзотичної частки, яка зазвичай рухається набагато повільніше за швидкість світла. Але ця теорія має свої недоліки.

Наприклад, модель холодної темної матерії передбачає наявність набагато більшої кількості речовини в центрах галактик, ніж спостерігають астрономи, і передбачає набагато більше маленьких галактик-супутників, ніж можна виявити.

Одним зі способів усунути цей недолік — це зробити холодну темну матерію трохи "нечіткою". Якщо темна матерія складається з неймовірно крихітних частинок, вона буде досить легкою, щоб її квантово-механічна хвилеподібна природа проявилася у великих масштабах. Отже, замість того, щоб ці частинки існували у вигляді окремих точок, вони розкидані по областях космосу до 1000 світлових років. Так нечітка структура темної матерії не дозволяє їй будувати структури розміром менше за 1000 світлових років.

Екзотична темна матерія

У новій статті вчені описують свою модель раннього Всесвіту та появи перших зірок. Вони припустили, що темна матерія є "нечіткою", і це змінює еволюцію звичайної матерії та розвиток зірок.

Для утворення зірок і галактик потрібна темна матерія. Оскільки Всесвіт постійно розширюється, потрібна гравітація, щоб потік газу з'єднався разом, став дуже щільним, і в результаті синтезу утворилася зірка. Але в Усесвіті недостатньо звичайної матерії, щоб це сталося. Своєрідним гравітаційним тягачем виступає темна матерія, яка притягує досить звичайну матерію для утворення зірок і галактик. Тому якщо змінити властивості темної матерії, значить, еволюція зірок і галактик також зміниться.

Космічні млинці

Моделювання вчених показало, що коли темна матерія стає нечіткою, це змінює уявлення про те, як формуються зірки. У моделі холодної темної матерії зірки спочатку з'являються глибоко всередині маленьких ділянок, розкиданих по всьому космосу. Але з нечіткої темної матерії спочатку формуються гігантські двовимірні листи, що нагадують млинці.

Потім млинець швидко розпадається на окремі ділянки, які зрештою перетворюються на зірки. Але через те, що в цих млинців дуже велика маса і вони так швидко руйнуються, перші зірки виявляються набагато більші, ніж передбачає модель холодної темної матерії. Ці перші зірки можуть досягати маси, яка в мільйон разів більша за масу Сонця. Хоча холодна темна матерія може створювати зірки з масою, в сотні разів більшою за масу Сонця.

За словами вчених, через те, що перші зірки мають такі величезні розміри, вони не можуть довго існувати й вибухають надновими. Коли це сталося та зникли космічні млинці, тільки після цього почалося нормальне формування зірок, і Всесвіт став таким, яким ми його знаємо зараз, вважають учені.

Хоча космічний телескоп Вебба зможе побачити ці перші зірки, він може отримати зображення деяких із перших галактик, у яких могли зберегтися залишки цих перших зірок. А якщо він їх не побачить, це може підтвердити нову теорію вчених про те, що перші зірки з'явилися дуже швидко й так само швидко зникли. Хоча все ще є шанс виявити хоча б випромінювання найперших наднових.

Фокус уже писав про те, що вчені перевірили теорію відносності Ейнштейна в космічному масштабі та виявили в ній нестиковки.