Astronomer ser denne sky kun 1,8 milliarder år efter Big Bang. Det har en lille procentdel af tunge elementer, de smedes i efterfølgende generationer af stjerner.
En computersimulering af de første stjerner i universet viser, hvordan gasskyen muligvis er blevet beriget med tunge elementer. På billedet eksploderer en af de første stjerner og producerer en ekspanderende skal af gas (øverst), der beriger en nærliggende sky, indlejret i et større gasfilament (centrum). Billedskala 3.000 lysår på tværs. Farvekort repræsenterer gastæthed, med rød indikering af højere densitet. Billede via Britton Smith, John Wise, Brian O’Shea, Michael Norman og Sadegh Khochfar.
Australske og amerikanske forskere gik sammen om at opdage en fjern, eldgammel sky af gas, der muligvis indeholdt underskriften på vores universets allerførste stjerner. Gassen observeres, da den kun var 1,8 milliarder år efter Big Bang. Det er relativt uberørt, med kun en ekstremt lille procentdel af de tunge elementer, vi ser i dag, som blev smedet inden for efterfølgende generationer af stjerner.Skyen har mindre end en tusindedel af fraktionen af disse elementer - kulstof, ilt, jern og så videre - observeret i vores sol. Astronomerne offentliggjorde denne undersøgelse i går (13. januar 2016) i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society. Holdet brugt af Very Large Telescope i Chile til at foretage deres observationer.
Neil Crighton, fra Swinburne University of Technology's Center for Astrophysics and Supercomputing, ledede forskningen. Han sagde i en erklæring:
Tunge elementer blev ikke fremstillet under Big Bang, de blev lavet senere af stjerner. De første stjerner blev lavet af helt uberørt gas, og astronomer synes, de dannede sig helt anderledes end stjerner i dag.
Forskerne siger, at kort efter dannelsen eksploderede disse første stjerner - også kendt som Befolkning III-stjerner - i kraftige supernovaer og sprede deres tunge elementer i omgivende uberørte gasskyer. Disse skyer fører derefter en kemisk registrering af de første stjerner og deres dødsfald, og denne fortegnelse kan læses som en finger.
Crighton sagde:
Tidligere gasskyer fundet af astronomer viser et højere berigelsesniveau af tunge elementer, så de blev sandsynligvis forurenet af nyere generationer af stjerner og skjulte enhver signatur fra de første stjerner.
Swinburne Universitets professor Michael Murphy er en c-forfatter. Han sagde:
Dette er den første sky, der viser den lille tunge elementfraktion, der forventes for en sky, der kun er beriget af de første stjerner.
Forskerne håber at finde flere af disse systemer, hvor de kan måle forholdet mellem flere forskellige slags elementer.
Professor John O’Meara fra Saint Michael's College i Vermont er medforfatter til studiet. Han sagde:
Vi kan måle forholdet mellem to elementer i denne sky - kulstof og silicium. Men værdien af dette forhold viser ikke endeligt, at det blev beriget af de første stjerner; senere berigelse af ældre generationer af stjerner er også mulig.
Ved at finde nye skyer, hvor vi kan registrere flere elementer, vil vi være i stand til at teste for det unikke mønster af overflod, vi forventer til berigelse af de første stjerner.
Filmen ovenfor viser udviklingen i den vigtigste computersimulering, der beskriver den fjerne, gamle, sky af gas, opdaget af disse forskere. Simuleringens venstre panel, du ser gastætheden. Det højre panel viser temperaturen. Den første Pop III-stjerne - en af de første stjerner, der dannes i vores univers - dannes ved rødskift 23,7 og lyser i cirka 4 millioner år, før den eksploderer som en kernekollaps-supernova, på hvilket tidspunkt højre panel ændrer sig for at vise metalliciteten (overflod af tunge elementer frigivet i skyen via supernovaen).
Cirka 60 millioner år efter den første supernova (ca. 00:45 i videoen) zoomes simuleringen ind på dannelsesstedet for den anden Pop III-stjerne. Kort efter, at den eksploderer, kolliderer supernova-eksplosionsbølgen med en nærliggende glorie, der bevæger sig i den modsatte retning (omkring kl. 1 i videoen). Den forbipasserende eksplosionsbølge og en fusionshændelse fremkalder turbulens, der tillader metallerne fra supernovaen at blandes ind i haloens centrum.
Simuleringen fortsætter med at zoome ind for at følge den tætte gas i kernen i glorie, når den gennemgår løbsk kollaps. I store dele af sammenbruddet kan den centrale kerne ses mindre og tættere. Til sidst bliver støvkøling effektiv, hvilket får gassen til at køle hurtigt og fragmenteres i flere klumper - fremtidige nye stjerner.
Når simuleringen slutter, ser vi på præ-stjernekerner - fremtidige stjerners hjerter - det vil fortsætte med at danne de første stjerner med lav masse.