Moramo razgovarati o mračnom dobu. Ne nijeoni mračno doba nakon pada zapadnog Rimskog carstva. I trebamo razgovarati o kozmičkoj zori: rođenju prvih zvijezda, burnoj epohi koja je potpuno preoblikovala lice kosmosa u njegov moderni oblik.
Te prve zvijezde možda su bile potpuno drugačije od svega što vidimo u sadašnjem svemiru. A možda ćemo, ako budemo imali sreće, biti u prilici da ih prvi put vidimo.
Prvo moramo postaviti malo misterija.
Svi već znamo kako nastaju crne rupe. Ogromna zvijezda, negdje sjeverno od osam puta veće od mase našeg sunca, živi svoj kratak, ali predvidiv život, spajajući vodik u helij. Tada mu ponestaje vodika i počinje topiti helij. Tada mu ponestaje helija i započinje sagorijevanje težih stvari, popravljajući periodičnu tablicu dok ne naleti na željezo. Spajanjem željeza usisava se energija umjesto da se oslobađa energije i tako ništa ne može zaustaviti grozni gravitacijski kolaps zvijezde. Sve se stisne u maleni volumen, a sada imate crnu rupu.
S vremenom se crna rupa može susresti i pojesti druge crne rupe ili se samo usisati na okolišni međuzvjezdani materijal, sve više povećavajući sjaj. S obzirom na dovoljno vremena i dovoljno hrane, crna rupa može nabubriti i postati div - supermasivni div. Ta stvorenja vrebaju u srcima galaksija i lako vrše ljestvicu ogromnih milijuna i više puta veće od mase našeg sunca.
Novi materijal nastavlja padati - samo zato što je crna rupa gigantska, ne znači da joj je glad zasitna - i što plin pada u zijevastu crnu rupu, komprimira se i zagrijava, blistajući sjajnije od vrijednosti galaksije zvijezde. Ovaj objekt ima nekoliko imena - kvazar, blazar, aktivno galaktičko jezgro - ali svi oni znače isto: ogromna crna rupa jehraniti.
To je sve dobro i dobro i pomalo zastrašujuće, ali evo problema. Kvazare vidimo u vrlo dalekom svemiru, što znači da kvazare vidimo i u samommladi svemira, kada nije ni bilo milijardu godina (da, to je mlado za svemir). I postupak koji sam upravo opisao (formiranje velikih zvijezda, puštanje ih da žive i umiru, stvaranje crne rupe, puštanje da se hrani do ganganskih razmjera) traje puno duže od milijardu godina.
Kako je naš svemir tako brzo stvorio monstruozne crne rupe?
Ako se čini da uobičajeni put zvijezde do crne rupe> kvazar ne djeluje u ranom svemiru, vrijeme je da razmotrite alternative. Prečaci. Brži pravci stvaranja velikih crnih rupa kakve zahtijevaju naša opažanja. A najbrži način da se napravi supermasivna crna rupa je započeti sa supermasivnom zvijezdom.
Koliko supermasivno? Kako bi bilo 100 000 solarnih masa, je li to dovoljno veliko za vas?
Takve zvijezde jednostavno ne postoje u današnjem svemiru. Ako sve to pokušaš uguratistvari u dovoljno kompaktan volumen da ga pretvorite u zvijezdu, interakcije i nestabilnosti razdvojit će ga poput toliko raspadajućeg tijesta za kolače u vašim rukama, tvoreći puno normalnih zvijezda umjesto jedne čudovište. Zato mislimo da su zvijezde iznad 100 solarnih masa danas izuzetno rijetke.
Ali doba Kozmičke Zore bilo je neko drugo vrijeme. Za jedno, još uvijek nisu postojali teški elementi - nuklearni kovači nisu djelovali dovoljno dugo da onečišćuju međuzvjezdane plovne putove. Zračenje iz tih dodatnih elemenata odličan je način za hlađenje plinskog oblaka i pokretanje njegove fragmentacije na manje komade. Drugo, mladi je svemir bio poplavljen visokoenergetskim ultraljubičastim zračenjem od iznenadnog rođenja drugih, manjih zvijezda. Ovo zračenje razdvaja molekularni vodik, još jedan ključni put za hlađenje i fragmentiranje divovskog plinskog oblaka.
Iako su opet rijetki, na kraju kozmičkog mračnog doba možda su baš bili pravi uslovi da bi se stvorile divne i čak nadmoćne zvijezde: dovoljno materijala moglo je prodirati u dovoljno malen volumen, a da se nije razdvojilo, rodivši ogromnu zvijezdu.
Ove divovske zvijezde vodile bi kratke živote i srušile se izravno u velike crne rupe, prelazeći uobičajeni put do stvaranja kvazara.
To zvuči kao sjajna ideja, ali u znanosti se velike ideje trebaju suočiti s dokazima prije nego što počnemo vjerovati u njih. U ovom slučaju, bilo bi prilično korisno imati fotografiju jedne od tih gargantuanskih zvijezda prije pretvorili su se u crne rupe, a zatim u kvazare.
To je teško, jer je doba kada su ove zvijezde živjele i umirale daleko od nas. A te zvijezde, iako su još uvijek bile divovske po zvjezdanim standardima, bile su vrlo male, što ih je činilo još teže uočiti na tim ekstremnim udaljenostima.
Ali za jednom bismo možda imali sreću. Nedavne simulacije ovih čudnih zvijezda otkrivaju da su one iznenađujuće cool, a imaju površinsku temperaturu negdje između 6 000-8000 Kelvina, što njihovim površinama daje intenzivan crveni sjaj. A zbog svoje nevjerojatne gomile, oni su vrlo svijetli, pušući svjetlošću intenzitetom od deset milijardi sunca. Ova kombinacija sjajne svjetline i dubokog crvenila znači da su potencijalno vidljive u infracrvenim valnim duljinama za neke naredne misije.
Misije poput svemirskog teleskopa James Webb, instrumenta posebno dizajniranog za lov na prve zvijezde. Ako su nadmoćne zvijezde postojale u tim davnim vremenima i ako su neke od njih imale dovoljno sreće za preživljavanje u eri u kojoj su se njihova braća već počela pretvarati u crne rupe čudovišta, što ih čini tek malim bližim pogledom, postoji mogućnost da direktno slikajte se.
Kakav bi to bio prizor.
Pročitajte još: "O otkrivanju supermasivnih primordijalnih zvijezda"
