Telescoapele sunt adevărate mașini ale timpului, iar astronomii le folosesc pentru a descoperi primele stele din univers. Aceste prime generații de stele, cunoscute sub denumirea de stele de populație III, au fost cruciale pentru modelarea universului așa cum îl cunoaștem noi astăzi.
La începuturile cosmosului nu existau încă stele care să lumineze universul. În acele vremuri, denumite „epocile întunecate”, la câteva sute de mii de ani după Big Bang, se formaseră doar cele mai ușoare elemente chimice – hidrogenul și heliul.
La câteva sute de milioane de ani după Big Bang, norii de hidrogen și heliu s-au aglomerat și au format primele stele, care au început să lumineze universul și să formeze primele galaxii. Această perioadă (de la apariția primei stele până la un miliard de ani după Big Bang) poartă numele de epoca reionizării.
„Tranziția de la universul întunecat, plin de hidrogen și heliu, la galaxiile, stelele, planetele și metalele de astăzi este fundamentală”, spune astronomul William Lake, de la UCLA. Deoarece stelele de populație III au apărut primele, ele au pus baza funcționării universului și au creat condițiile și elementele chimice din care s-au format ulterior stelele din galaxia noastră.
Acele stele de populație III nu semănau deloc cu soarele nostru, deoarece condițiile din universul de atunci erau total diferite față de cele din universul actual. De obicei, stelele de astăzi conțin o varietate de elemente grele, cum sunt carbonul, azotul, oxigenul și fierul, dar niciunul dintre acestea nu exista atunci când s-au născut stelele de populație III.
Galaxia SPT0615-JD, surprinsă de Telescopul Hubble așa cum exista în urmă cu 13,3 miliarde de ani, ar putea conține primele stele din univers. | Foto: NASA, ESA, B. SALMON (STScI)
În lipsa acestor elemente în atmosfera lor, stelelor de populație III nu au avut vânturi stelare puternice și au devenit mai masive decât stelele de astăzi. Aceasta înseamnă că ele erau mai fierbinți și mai strălucitoare, dar aveau o viață mai scurtă. De aceea nu se mai întâlnesc astăzi.
Așadar, cum este posibil să studiem strămoșii stelelor de astăzi dacă aceștia de mai există de miliarde de ani? Datorită vitezei finite a luminii, aceasta are nevoie de timp pentru a călători în cele mai îndepărtate colțuri ale cosmosului.
Acest fapt transformă telescoapele în adevărate mașini ale timpului, deoarece obiectele extrem de îndepărtate sunt văzute așa cum arătau ele atunci când lumina și-a început călătoria către noi. O stea situată la 4 ani-lumină față de noi o vedem așa cum exista ea în urmă cu 4 ani, în timp ce o stea situată situată la o distanță de 12 miliarde de ani-lumină o vedem așa cum arăta ea în urmă cu 12 miliarde de ani, în epoca reionizării – deși observarea unei astfel de stele este extrem de dificilă, încât nu am observat vreo stea de populație III până acum.
Unul dintre motivele pentru care este dificil de observat în adâncurile universului este faptul că totul este roșu în universul îndepărtat. Pe măsură ce țesătura spațiu-timpului se întinde, același lucru se întâmplă și cu lungimea de undă a luminii în drum spre noi, deplasându-se spre infraroșu sau chiar domeniul microundelor al spectrului electromagnetic. Aceasta înseamnă că avem nevoie de un telescop care poate vedea în infraroșu pentru a putea observa primele stele și galaxii. Un astfel de telescop este Telescopul Spațial James Webb (JWST).
JWST nu poate vedea chiar până la începutul universului, dar se poate apropia mult de acest punct – la doar câteva miliarde de ani de când a început universul, în epoca reionizării. Deși stelele de populație III existau în acea perioadă, ele începuseră să fie ascunse de stelele normale, adică de stelele de populație II. În plus, orice obiect extrem de îndepărtat de noi este incredibil de mic și puțin strălucitor.
Așadar, este puțin probabil ca astronomii să poată observa vreo stea de populație III, însă există o serie de idei privind descoperirea dovezilor existenței acestor stele. Una dintre acestea este fenomenul de lentilă gravitațională, în care lumina este curbată de obiectele masive din spațiu.
Până în prezent, astronomii au descoperit doar un candidat la poziția de stea de populație III. Este vorba de steaua Earendel, observată de Telescopul James Webb. Această stea s-a format la mai puțin de un miliard de ani după Big Bang și este vizibilă doar datorit fenomenului de lentilă gravitațională.
Sursa: Popular Science