Otkako su astronomi shvatili da se svemir nalazi u konstantnom stanju ekspanzije i da je velika eksplozija vjerojatno pokrenula prije 13,8 milijardi godina (Veliki prasak), postajala su neriješena pitanja o tome kada i kako su nastale prve zvijezde. Na temelju podataka prikupljenih od NASA-ine Wilkinson mikrovalne pećnice za anizotropiju (WMAP) i sličnih misija, vjeruje se da se to dogodilo oko 100 milijuna godina nakon Velikog praska.
Mnogo detalja kako je ovaj složen proces funkcionirao ostao je misterija. No, novi dokazi koje je prikupio tim na čelu sa istraživačima Instituta Max Planck za astronomiju pokazuju da su se prve zvijezde morale formirati prilično brzo. Koristeći podatke iz teleskopa Magellan u opservatoriju Las Campanas, tim je promatrao oblak plina gdje se odvijalo stvaranje zvijezda samo 850 milijuna godina nakon Velikog praska.
Studija koja je opisala njihova otkrića, koja se nedavno pojavila u Astrofizički časopis, vodio ga je Eduardo Bañados. Tadašnji član Carnegie Institucije za znanost, Banados i njegovi kolege promatrali su plinski oblak dok su pratili daljnja opažanja na istraživanju 15 najudaljenijih poznatih kvazara.
Ovo je istraživanje pripremila Chiara Mazzucchelli, astronomka s Europskog opservatorija za jug (ESO) i koautorica studije, u sklopu svog doktorata. istraživanja na Institutu za astronomiju Maxa Plancka. Ispitujući spektre jednog kvazara posebno (P183 + 05), primijetili su da on ima neke prilično osebujne značajke.
Koristeći Magnelanove teleskope od 6,5 milona Carnegie-ove teleskope u opservatoriju Las Campanas u Čileu, Banados i njegovi kolege prepoznali su spektralne karakteristike onoga što jesu: obližnji plinski oblak koji je bio osvijetljen kvazarom. Spektri su im također rekli koliko je plinski oblak bio udaljen od Zemlje - udaljen preko 13 milijardi svjetlosnih godina - što ga čini jednim od najudaljenijih koje astronomi mogu ikada promatrati i prepoznati.
Pored toga, otkrili su spektre koji su pokazali prisutnost elemenata u obliku ugljika, kisika, željeza i magnezija u tragovima, kemijski označenih kao "metali", jer su teži od helija. Takvi su elementi stvoreni tijekom ranog Svemira jer su ih prve generacije zvijezda (aka. „III. Stanovništvo“) puštale u svemir nakon što su završile svoj životni vijek i eksplodirale kao supernove.
Kao što je Michael Rauch, astronom s Carnegie Institucije znanosti i koautor nove studije, rekao je:
"Nakon što smo se uvjerili da [smo] gledali na taj netaknuti plin samo 850 milijuna godina nakon Velikog praska, počeli smo se pitati može li ovaj sustav još uvijek zadržati kemijske potpise proizvedene od prve generacije zvijezda."
Pronalazak prve generacije zvijezda dugo je bio cilj astronoma jer bi to omogućilo cjelovitije razumijevanje povijesti Svemira. Kako je vrijeme odmicalo, elementi teži od vodika igrali su ključnu ulogu u stvaranju zvijezda, pri čemu se materija skuplja zbog međusobne privlačnosti, a zatim prolazi kroz gravitacijski kolaps.
Budući da se vjeruje da su u Svemiru nakon Velikog praska postojali samo vodik i helij, prva generacija zvijezda nije imala ove kemijske elemente - što ih razlikuje od svake generacije koja je uslijedila. Stoga je iznenađujuće primijetiti relativno obilje ovih elemenata u tako ranom plinskom oblaku, što je zapravo bilo usporedivo s onim što astronomi danas vide u intergalaktičkim plinskim oblacima.
Ova opažanja predstavljaju veliki izazov konvencionalnim teorijama o tome kako su nastale prve zvijezde u našem Svemiru. U osnovi, to ukazuje da je stvaranje zvijezda moralo započeti mnogo ranije da bi se dobili ti kemijski elementi. Na temelju istraživanja koja uključuju supernove tipa Ia, procjenjuje se da bi eksplozije potrebne za proizvodnju tih metala s promatranim obiljem trebale oko milijardu godina.
Ukratko, znanstvenici su možda nestali s jedne generacije kad je riječ o tome kada su se rodile prve zvijezde, što implicira da ih je moglo biti okolo u najranijim eonima Svemira. To zapravo znači da bi se prve zvijezde morale formirati prilično brzo iz prvobitne juhe vodika i helija koja je bila rani Svemir. Ovaj nalaz mogao bi imati ozbiljne posljedice na teorije o kozmičkoj evoluciji.
Kao što je rekao Bañados, cilj je sada to potvrditi pronalaženjem dodatnih oblaka plina koji imaju slično kemijsko obilje:
"Uzbudljivo je što tako rano u povijesti svemira možemo izmjeriti metalnost i kemijska obilježja, ali ako želimo identificirati potpise prvih zvijezda, moramo ih istražiti još ranije u kozmičkoj povijesti. Optimističan sam da ćemo pronaći još udaljenije plinske oblake, što bi nam moglo pomoći da shvatimo kako su se rodile prve zvijezde. "
Relativnost nam govori kako su prostor i vrijeme dva izraza iste stvarnosti. Ergo, gledajući dalje u Svemir, mi također gledamo dalje u prošlost. Radeći to, astronomi su uspjeli prilagoditi svoje kozmološke modele i ideje o tome kako je i kada sve počelo. Znajući da bi prve zvijezde u Svemiru mogle imati svoje podrijetlo, gurnuti su ih u još ranije razdoblje; to je samo dio krivulje učenja!
