Le prime stelle dell’universo potrebbero essere state 10.000 volte la loro massa il Solecirca 1.000 volte più massiccia delle più grandi stelle viventi oggi, trova un nuovo studio.
Al momento, le stelle più grandi sono 100 masse solari. I ricercatori hanno scoperto che l’universo primordiale era un luogo molto più esotico, pieno di stelle giganti che vivevano rapidamente e morivano molto giovani.
Una volta che questi giganti condannati morirono, le condizioni non erano adatte perché si formassero di nuovo.
Evo oscuro cosmico
Più di 13 miliardi di anni fa, non molto tempo fa la grande esplosioneL’universo non ha stelle. Non c’era altro che una calda zuppa di gas naturale, composta quasi interamente da idrogeno ed elio. Tuttavia, nel corso di centinaia di milioni di anni, questo gas neutro ha iniziato ad accumularsi in sfere di materia sempre più dense. Questo periodo è noto come l’età oscura cosmica.
Nell’universo contemporaneo, sfere di materia densa collassano rapidamente per formare stelle. Ma questo perché l’universo moderno ha qualcosa che mancava all’universo primordiale: molti elementi più pesanti dell’idrogeno e dell’elio. Questi oggetti sono molto efficaci nell’irradiare energia. Ciò consente ai grumi densi di ridursi molto rapidamente e collassare a densità sufficientemente elevate da spostarli Fusione nucleare Il processo che alimenta le stelle fondendo elementi più leggeri in elementi più pesanti.
Ma l’unico modo per ottenere gli elementi più pesanti in primo luogo è attraverso il processo di fusione nucleare stesso. Molteplici generazioni di formazione stellare, fusione e morte hanno arricchito l’universo fino al suo stato attuale.
Senza la capacità di rilasciare rapidamente calore, la prima generazione di stelle avrebbe dovuto formarsi in condizioni molto diverse e più difficili.
fronti freddi
Per comprendere il mistero di queste prime stelle, un team di astrofisici si è rivolto a sofisticate simulazioni al computer del Medioevo per capire cosa stava succedendo allora. Hanno riportato le loro scoperte a gennaio in un documento Pubblicato nel database di prestampa arXiv È stato sottoposto a peer review negli Avvisi mensili della Royal Astronomical Society.
Il nuovo lavoro mette in mostra tutti i soliti ingredienti cosmici: la materia oscura per aiutare la crescita delle galassie, l’evoluzione e la raccolta di gas neutro e la radiazione che può raffreddare e talvolta riscaldare il gas. Ma il loro lavoro include qualcosa che manca ad altri: fronti freddi – flussi di materia raffreddata in rapido movimento – che si scontrano con strutture già formate.
I ricercatori hanno scoperto che una complessa rete di interazioni ha preceduto la prima formazione stellare. Il gas neutro sta iniziando a raggrupparsi e raggrupparsi insieme. L’idrogeno e l’elio emanavano pochissimo calore, consentendo ai grumi di gas neutro di raggiungere lentamente una densità maggiore.
Ma i grumi ad alta densità sono diventati molto caldi, il che produce radiazioni che disgregano il gas neutro e gli impediscono di rompersi in molti grumi più piccoli. Ciò significa che le stelle formate da questi ammassi possono diventare incredibilmente grandi.
stelle massicce
Queste interazioni avanti e indietro tra radiazione e gas neutro hanno portato a enormi ammassi di gas neutro: l’inizio delle prime galassie. Il gas nelle profondità di queste galassie primordiali ha formato dischi di accrescimento in rapida rotazione, anelli di materia che si sono formati attorno a oggetti massicci, tra cui buchi neri nell’universo moderno.
Nel frattempo, sui bordi esterni delle protogalassie, i fronti freddi hanno fatto piovere gas. I fronti più freddi e più grandi sono penetrati nelle protogalassie fino al disco di accrescimento.
Questi fronti freddi si sono scontrati con i dischi, aumentandone rapidamente la massa e la densità fino a una soglia critica, consentendo la comparsa delle prime stelle.
Quelle prime stelle non erano solo normali fabbriche di fusione. Erano giganteschi grumi di gas neutro che accendevano i loro nuclei di fusione tutti in una volta, saltando la fase in cui si sgretolavano in minuscoli pezzi. L’ammasso stellare risultante era enorme.
Quelle prime stelle erano incredibilmente luminose e avrebbero vissuto una vita molto breve, meno di un milione di anni. (Le stelle nell’universo moderno possono vivere miliardi di anni.) Quindi, sono morti in furiose esplosioni di esplosioni di supernova.
Queste esplosioni avrebbero trasportato i prodotti delle reazioni di fusione interna – elementi più pesanti dell’idrogeno e dell’elio – che a loro volta avrebbero seminato il successivo ciclo di formazione stellare. Ma ora che sono inquinati da elementi più pesanti, il processo non può ripetersi e quei mostri non appariranno mai più sulla scena cosmica.
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