Spåren efter de första stjärnorna kan ses än i dag

 

Bild  https://www.bath.ac.uk  Datasimulering av de första galaxerna i universum. Kredit: Harley B. Katz, Martin P. Rey

Forskare har använt några av de mest detaljerade datasimuleringarna hittills av det tidiga universum till att undersöka hur de första stjärnorna och galaxerna bildades.

Under ledning av forskare vid University of Bath, tillsammans med samarbetspartners vid University of Chicago i USA och Institut d'Astrophysique de Paris i Frankrike, använde de i MEGATRON-projektet 

avancerade simuleringar för att utforska hur de första stjärnorna och galaxerna lyste upp det tidigare mörka kosmos och berikade det med de kemiska grundämnen som senare skulle bli byggstenarna till allt.

Resultaten av studien av de första stjärnorna visar att det är avgörande att noggrant fånga samspelet mellan stjärnljus, gas och nybildade grundämnen för att koppla samman två tidigare separata vyer av det tidiga universum (det mörka och det ljusa universum eller mörka och synliga universum). Arbetet innefattade observationer av unga galaxer med  hjälp avJames Webb Space Telescope (JWST) av de kemiska ledtrådar som bevarats i uråldriga stjärnor i och runt Vintergatan.

Studiens resultat antyder att förenklade datamodeller kan underskatta stjärnstrålningens komplexa kemiska processers påverkan på gasen runt galaxerna. Genom att modellera dessa effekter med exceptionellt hög upplösning löste teamet upp strukturer i gasen som inte fångas upp i enklare datamodeller vilket hjälpte till att förbättra förutsägelserna för nuvarande och framtida astronomiska observationer. Dr Martin Rey från fysikinstitutionen vid University of Bath  ledande bidragsgivare till MEGATRON-samarbetet, påtalar: "James Webb Space Telescope ger oss en direkt inblick i det unga kosmos, medan stjärnarkeologi låter oss studera reliker från de tidigaste tiderna i vårt galaktiska grannskap”.

Simuleringarna började med orörd gas utan tunga grundämnen vilket speglar förhållandena strax efter Big Bang. De följer sedan de första stjärnornas tillblivelse den strålning de då avger, supernovaexplosionerna som markerar deras utplåning och spridningen av nyss uppkomna grundämnen till efterföljande generationer av stjärnor och galaxer.

Att förstå denna process är centralt för en av astronomins mest grundläggande frågor, varifrån grundämnena som utgör dagens universum kommer.

Dr Rey beskriver: "De grundämnen som gör vår värld och vårt liv möjligt  kol, syre, järn  med flera  smiddes av stjärnor och då till stor del vid supernovor. För att förstå var dessa grundämnen kom ifrån måste vi förstå hur de första stjärnorna bildades och berikade sin omgivning. I MEGATRON projeketet görs det möjligt  att testa dessa idéer direkt genom att jämföra detaljerade datasimuleringar med observationer från JWST och de kemiska fingeravtryck som bevarats i uråldriga stjärnor."

Framåt planerar teamet att använda MEGATRON för att stärka kopplingarna mellan teori och framväxande observationsdata. MEGATRON-projektet startade 2023 och är planerat att pågå till 2030. När JWST fortsätter att förändra vår förståelse av de tidigaste galaxerna kommer storskaliga stjärnundersökningar att ge alltmer detaljerad information om uråldriga stjärnor i och runt Vintergatan.

Fyra studier är publicerade i Open Journal of Astrophysics från MEGATRON-projektet där man kombinerade banbrytande kosmologiska simuleringar med sofistikerade modeller av strålning, kemi och galaxbildning. Tillsammans utgör dessa samarbetets första betydande publicerade resultat, med förväntade ytterligare artiklar att följa. 

Nu söks skenet från de första stjärnorna efter BigBang.

Astronomer hoppas snart finna en signal som har färdats genom universum i 12 miljarder ljusår. En signal eller syn som visar sken från den tid då de första stjärnorna bildades efter BigBang.


Detta arbete och denna förhoppning presenteras snart (ev är det gjort när detta läses) i en rapport i Astrophysical Journal av ett team som leds av Dr. Nichole Barry från Australiens University of Melbourne och Arc Centre of Excellenc.


MWA (se nedan)  som startade sin drift under 2013, byggdes specifikt för att upptäcka elektromagnetisk strålning som avges av den vätgas som fanns i universum under den period då en soppa av protoner och neutroner flöt runt i universum efter det att universum började svalna efter  Big Bang.


Så småningom började väteatomer att klumpa ihop sig för att bilda stjärnor. De allra första stjärnorna bildades. För att förstå detta skede bör vi finna ljus eller vågor av andra slag från denna tid.


”Det är oerhört viktigt för vår förståelse av astrofysik och kosmologi", förklarar Dr. Barr" Den signal som vi letar efter är 12  miljarder år gammal," förklarar ASTRO 3-D medlem och medförfattare till ovan rapport docent Cathryn Trott, från internationella centrum för radioastronomiforskning vid Curtin University i Western Australia.


"Det är ett svagt sken (eller signal) som söks och det finns en hel del galaxer mellan den och oss. De kommer i vägen och gör det mycket svårt att extrahera den information vi är ute efter. ”säger hon.


Enligt mig (min anm) kommer säkert signalen, våglängden eller ljuset att hittas eller det man tror är detta. Men det kan även bli fel i så motto att det man finner på vägen fått signalen att förfalskas från hur den en gång sändes ut i händelseskedet för miljarder ljus sedan. Risken är även att feltolka en signal som något annat än det man tror sig hittat.



Bilden är på ovannämnda MWA (Murchison Widefield Array) i Australien där forskningen pågår.

Lite möjliga eller kanske omöjliga slag av resor till främmande solsystem.

Rymdresor till ens de närmsta planeterna eller månarna i vårt solsystem har ännu inte gjorts med mänsklig besättning. Enbart månen är besökt.

Det är flera saker som gjort fortsatta mänskliga färder svåra. Kostnaden är enorm med mänsklig last vilken behöver näring, producerar avfall, kan bli sjuk psykiskt som fysiskt och kroppen påverkas muskelmässigt mm under en längre tyngdlöshet.

Det har fantiserats om resor med hastigheter runt ljushastighet. Men även här blir avstånden enorma Enbart det närmsta solsystemet Alfa Centauri är det ca 4 ljusår till. Det skulle med ljusets hastighet ta den tiden att åka dit och samma hem plus att inget kanske fanns att se eller landa på när vi väl kom dit.

Utöver det skulle tiden gå långsammare på skeppet än på Jorden. Så när besättningen kom tillbaks efter kanske det att kort tid  gått i skeppet skulle nära och kära åldrats och försvunnit från de levandes skara när besättningen åter kom till Jorden. En Jorden där de troligen skulle känna sig främmande då mycket hänt där skulle de komma tillbaks till.

Det måste till helt andra resmöjligheter innan vi kan göra stjärnresor än ljushastigheten. Några sådana finns ännu inte men maskhålförbindelser diskuteras om de nu finns i verkligheten och kan utövas en gång om så, skulle resandet realiseras och även kanske tidsresor vara möjliga med hjälp av kvantteorins möjligheter mm. Läs mer om detta fenomen HÄR.   Det är vad vi vet idag.