Nuo tada, kai astronomai suprato, kad Visata nuolat plečiasi ir kad greičiausiai visa tai prasidėjo prieš 13,8 milijardo metų (Didysis sprogimas), liko neišspręstų klausimų, kada ir kaip susiformavo pirmosios žvaigždės. Remiantis NASA Wilkinson mikrobangų anizotropijos zondo (WMAP) ir panašių misijų surinktais duomenimis, manoma, kad tai įvyko maždaug po 100 milijonų metų po Didžiojo sprogimo.
Didžioji dalis to, kaip šis sudėtingas procesas veikė, liko paslaptimi. Tačiau Maksimo Planko astronomijos instituto tyrėjų vadovaujamos komandos surinkti nauji įrodymai rodo, kad pirmosios žvaigždės turėjo susiformuoti gana greitai. Naudodama duomenis iš Magelano teleskopų Las Campano observatorijoje, komanda pastebėjo dujų debesį, kur žvaigždžių formavimasis vyko praėjus vos 850 milijonų metų po Didžiojo sprogimo.
Tyrimas, kuriame aprašytos jų išvados, neseniai pasirodžiusios Astrofizinis žurnalas, vadovavo Eduardo Bañados. Tuo metu Carnegie mokslo instituto narys Banadosas ir jo kolegos stebėjo dujų debesį atlikdami tolesnius stebėjimus atlikdami 15 tolimiausių žinomų kvazarų apklausą.
Šią apklausą kaip daktaro laipsnį parengė Chiara Mazzucchelli, Europos pietų observatorijos (ESO) astronomė ir tyrimo bendraautorė. moksliniai tyrimai Makso Planko astronomijos institute. Nagrinėdami ypač vieno kvazaro spektrą (P183 + 05), jie pažymėjo, kad jis turi keletą gana savotiškų bruožų.
Naudodamasis „Carnegie Institution“ 6,5 m ilgio „Magellan“ teleskopu, esančiu Las Campanaso observatorijoje Čilėje, Banados ir jo kolegos pripažino spektrines savybes tuo, kas jie buvo: netoliese esantį dujų debesį, kurį apšvietė kvazaris. Spektrai jiems taip pat papasakojo, koks dujų debesis buvo nuo Žemės - daugiau nei per 13 milijardų šviesmečių -, todėl tai buvo vienas tolimiausių, kurį kada nors galėjo pastebėti ir identifikuoti astronomai.
Be to, jie rado spektrų, rodančių, kad yra labai nedaug elementų, tokių kaip anglis, deguonis, geležis ir magnis - chemiškai vadinami „metalais“, nes jie yra sunkesni už helį. Tokie elementai buvo sukurti ankstyvosios Visatos metu, kai pirmosios žvaigždžių kartos (dar žinomos kaip „III populiacija“) išleido jas į kosmosą pasibaigus jų gyvenimo laikotarpiui ir sprogo kaip supernovos.
Kaip sakė Maiklas Rauchas, Carnegie mokslo instituto astronomas ir naujojo tyrimo bendraautorius:
„Po to, kai buvome įsitikinę, kad [tokias] nesąžiningas dujas žiūrėjome tik po 850 milijonų metų po Didžiojo sprogimo, pradėjome domėtis, ar ši sistema vis dar gali išlaikyti cheminius parašus, kuriuos pagamino pati pirmoji žvaigždžių karta“.
Surasti pirmąją žvaigždžių kartą jau seniai buvo astronomų tikslas, nes tai leistų išsamiau suprasti Visatos istoriją. Laikui bėgant, už vandenilį sunkesni elementai vaidino svarbų vaidmenį formuojant žvaigždes, kur materija dėl abipusės traukos susilieja kartu ir po to patiria gravitacinį griūtį.
Kadangi manoma, kad Visatoje po Didžiojo sprogimo egzistavo tik vandenilis ir helis, pirmoji žvaigždžių karta neturėjo šių cheminių elementų - dėl to jie skiriasi nuo kiekvienos sekusios kartos. Todėl buvo nuostabu pastebėti santykinę šių elementų gausą tokiame ankstyvame dujų debesyje, kuri iš tikrųjų buvo panaši į tai, ką šiandien astronomai mato tarpgalaktiniuose dujų debesyse.
Šie stebėjimai yra didelis iššūkis įprastoms teorijoms, kaip susiformavo pirmosios žvaigždės mūsų Visatoje. Iš esmės tai rodo, kad žvaigždžių formavimasis turėjo būti pradėtas daug anksčiau, kad būtų galima gauti šiuos cheminius elementus. Remiantis tyrimais, kuriuose dalyvavo Ia tipo supernovos, apskaičiuota, kad sprogimai, reikalingi šių metalų, kurių gausa gausu, gavimui, užtruktų maždaug 1 milijardą metų.
Trumpai tariant, mokslininkams gali būti pasibaigusi maždaug viena karta, kai kalbama apie tai, kada gimė pirmosios žvaigždės, ir tai reiškia, kad galbūt tokių buvo ir per ankstyviausius Visatos amžius. Tai iš tikrųjų reiškia, kad pirmosios žvaigždės turėjo gana greitai susiformuoti iš pirmapradės vandenilio ir helio sriubos, kuri buvo ankstyvoji Visata. Šis atradimas gali turėti rimtų padarinių teorijoms apie kosminę evoliuciją.
Kaip sakė Bañados, dabar siekiama tai patvirtinti suradus papildomų dujų debesų, kurių cheminė gausa yra panaši:
„Įdomu, kad taip anksti visatos istorijoje galime išmatuoti metališkumą ir cheminį gausą, tačiau jei norime atpažinti pirmųjų žvaigždžių parašus, mes turime juos išmėginti dar anksčiau kosminės istorijos metu. Aš optimistiškai žvelgiu į dar tolimesnius dujų debesis, kurie mums padėtų suprasti, kaip gimė pirmosios žvaigždės “.
Santykis mums sako, kad erdvė ir laikas yra dvi tos pačios tikrovės išraiškos. Ergo, žvelgdami toliau į Visatą, žiūrime ir į tolimesnį laiką. Tai darydami, astronomai sugebėjo pakoreguoti savo kosmologinius modelius ir idėjas, kaip ir kada viskas prasidėjo. Žinojimas, kad pirmosios žvaigždės Visatoje gali turėti savo kilmę, buvo nustumtos į dar ankstesnį laiką; Na, tai tik dalis mokymosi kreivės!
