En ung stjärna i närheten av vintergatans svarta hål.

 

Sagittarius A* (Sgr A*; i stjärnbilden Skytten) är en ljusstark och extremt kompakt radiokälla i Vintergatans centrum, och en del av objektgruppen Sagittarius A. Centrum för Vintergatan  ca 26 000 ljusår från jorden. Här finns ett svart hål och i dess närhet den i inlägget nedan omtalade stjärnan.

Ett internationellt forskarlag under ledning av Dr Florian Peißker vid institut för astrofysik vid Universitetet i Köln har upptäckt en mycket ung stjärna i sin bildningsfas nära det supermassiva svarta hålet Skytten A* i vintergatans centrum. Stjärnan är endast några tiotusentals år gammal. Det speciella med stjärnan som fått beteckningen X3a är att den teoretiskt sett inte ska kunna existera så nära ett svart hål. Teamet tror därför att stjärnan  bildats i ett dammoln som kretsat omkring det svarta hålet och sedan sjönk ner till sin nuvarande bana.

Studien om fenomenet "X3: a high-mass Young Stellar Object close to the supermassive black hole Sgr A*" har nyligen publicerats i The Astrophysical Journal.

Närområdet till ett svart hål anses i allmänhet vara en region som kännetecknas av mycket dynamiska processer bestående av hård röntgen- och UV-strålning. Därför hade forskare länge antagit att bara miljarder år gamla, stjärnor finnas i närheten av ett svart hål. 

Detta beroende på att strålningen har som jag förstått det ökat efterhand som hålen tillväxt över tid genom upptagande av materia. Av den anledningen var området mindre fientligt för miljarder år sedan och då kunde stjärnor lättare bildas i närliggande gasmoln. Men unga stjärnor motsäger detta.

 Som nu då det för för tjugo år sedan upptäcktes mycket unga stjärnor i omedelbar närhet av Sgr A*. Det är fortfarande inte klart hur dessa stjärnor kom dit eller var de bildats. Förekomsten av mycket unga stjärnor mycket nära det supermassiva svarta hålet har kallats en paradox.

Den nu upptäckta unga stjärnan X3a – som är tio gånger så stor och femton gånger så tung som vår sol – skulle kunna minska okunskapen av stjärnbildning och unga stjärnor i den omedelbara närheten av Sgr A*. X3a behövde speciella förhållanden för att bildas i omedelbar närhet av det svarta hålet. Dessa förhållanden söks nu. Huvudförfattaren till artikeln i The Astrophysical Journal Dr Florian Peißker förklarade: "Det visar sig att det finns en region på ett avstånd av några ljusår från det svarta hålet som uppfyller villkoren för stjärnbildning. Denna region består en ring av gas och damm och här är en tillräckligt kall och skyddad miljö mot destruktiv strålning. Låga temperaturer och hög densitet skapar en miljö där moln av detta slag kan resultera i att  stjärnor kan bildas.

Ovan stjärna har däremot lagt sig på en bana betydligt närmre det svarat hålet (vilket inte innebär att den bildats närmre hålet än ovan resonemang, men däremot sedan snabbt tagit fart mot hålet)  än molnet efter att den bildats för några tiotusental år sedan. Kanske den är på väg rätt in i det svarta hålet och slukas av detta i framtiden?

Dessutom bildades mycket heta klumpar bestående av sammanpressad gas och damm i närheten av X3a som sedan kunde ackumuleras av X3a. Dessa klumpar kan alltså bidraget till att X3a nått en så hög massa. Dessa klumpar är dock bara en del av X3as bildningshistoria.

Forskarna antar att följande scenario är möjligt: avskärmat från gravitationspåverkan från Sgr A* och intensiv strålning kunde ett  moln ha bildats i det yttre av gasen )närmre det svarta hålet) och dammringen runt galaxens centrum. Detta moln ska då haft en massa motsvarande cirka hundra solar och kollapsade under sin egen gravitation till en eller flera protostjärnor. Observationer har visat att det finns många av moln av detta slag som kan interagera med varandra. Det är därför troligt att ett moln faller in mot det svarta hålet då och då.

Detta scenario skulle också passa  in på X3as stjärnutvecklingsfas som är i utveckling till en mogen stjärna. Det är därför ganska troligt att gas- och stoftringen fungerar som konstruktionsplats för nya stjärnor. Dr Michal Zajaček vid Masaryk University i Brno (Tjeckien), medförfattare till studien, klargjorde: "Med sin höga massa på cirka tio gånger solmassan är X3a en jätte bland stjärnor och dessa jättar utvecklas mycket snabbt. Vi har haft turen att upptäcka den massiva stjärnan mitt i det kometformade cirkumstellära området.

Eftersom liknande stoft- och gasringar finns även i andra galaxer bör den beskrivna mekanismen gälla även där. Många galaxer kan därför hysa mycket unga stjärnor i sin centrala del. Planerade observationer med NASA: s James Webb teleskop och European Southern Observatorys Extremely Large Telescope i Chile kommer att testa denna stjärnbildningsmodell av vår galax såväl som för andra genom datasimuleringar.

Bild vikipedia av Sagittarius A*, publicerad av Event Horizon Telescope 12 maj 2022 och konturerna av det osynliga svarta hålet.

Inte långt efter BigBang fanns mystiskt nog stora galaxer eller vad är det?

 

James WebbTeleskopet (JWST) fann redan en vecka efter sin lansering den I  juli 2022 en liten röd prick långt därute i tid och rum som kom att skaka om förståelsen av hur och när de första galaxerna bildades efter Big Bang. Efter månader av analys publicerades nyligen en studie av upptäckten i Nature av biträdande professor Erica Nelson vid University of Colorado och Professor Ivo Labbe.

Webbteleskopet upptäckte ultraröda platta objekt i det infrarödfältet vilket är det fält Webbteleskopet arbetar med.

Ultraviolett och synligt ljus från de första stjärnorna och galaxerna som bildades efter Big Bang sträcks ut av universums expansion när det färdas mot oss, så när ljuset når oss ser vi det som infrarött ljus. Beroende på rödförskjutning något som sker med ljus från ett objekt då det är på väg bort från oss genom universums pågående expansion.

De upptäckta galaxerna ser ut som UFO utom en. Efter det att Ivo Labbe sett på denna lilla röda prick på skärmen använde han ett analysprogram på denna galax vilket gav ett avstånd från oss på 13,1 miljarder ljusår och en massa av 100 miljarder stjärnor. Enligt den kunskap vi har om universum är detta omöjligt massiva galaxer så tidigt efter  universums tillblivelse.

Men kan det ha ett samband med de otroligt stora stjärnor som upptäckts under universums tidigaste existens? Se mitt inlägg den 4 mars. Kan galaxerna bestå av ett mindre antal av dessa som bestod av väte och helium stjärnor som var ca 10000 gånger större än vår sol?

Galaxen som undersöktes visade att den fanns redan när universums ålder enbart var 5 % av den nuvarande eller för 13, 8 miljarder år sedan.

Några dagar efter detta fynd hade Ivo Labbe hittat ytterligare sex stycken.

Ivo Labbe begrundar över (säkert även Erica Nelson) över att när vi ser ut i rymden och tillbaka i tiden ser vi "resterna" av fullbildade, mogna galaxer dyka upp till synes från ingenstans cirka 1,5 miljarder år efter Big Bang.

Galaxer där inga stjärnor längre bildas. Stjärnåldrarna i dessa döda galaxer tyder på att de måste ha bildats mycket tidigare i universum, men Hubble har aldrig kunnat upptäcka deras tidigare och aktiva stadier. Nu först med Webbteleskopet är det möjligt..

Tidiga så kallade döda galaxer är galaxer som innehöll lika många stjärnor som Vintergatan, men de var mycket närmre varandra så den galax de fanns i var ca 30 gånger mindre än Vintergatan. De ser ut som extremt krympta versioner av galaxer men med likartad massa.

Det finns dock något man kan fundera över. Dessa små röda prickar har för många stjärnor i ett läge då universum var ungt de borde inte redan då ha uppkommit.

För att producera dessa galaxer så snabbt behöver du nästan all gas i universum för att stjärnor av denna mängd skulle kunna bildas. Något som forskarvärlden ser som omöjligt. Men likväl har upptäckt ha skett.

Det första steget för att lösa detta mysterium är att bekräfta avstånden med spektroskopi, där vi åter undersöker ljuset från var och en av dessa galaxer genom ett prisma och delar upp det i sitt regnbågsliknande fingeravtryck. Detta kommer att berätta avståndet till 0,1 procents noggrannhet. En misstanke finns att avståndsbedömningen blivit missvisande i tid och rum.

Det kommer också då att visa vad ljuskällan är, om det är stjärnor i en galax eller något annat mer exotiskt. Man tänker då på kvasarer.

För ungefär en månad sedan, riktade Webbteleskopet in sig på en av de sex galaxerna och det visade sig då vara en avlägsen babykvasar. En kvasar är ett fenomen som uppstår när gas faller in i ett supermassivt svart hål i mitten av en galax och börjar lysa starkt. Så kanske det inte är galaxer utan kvasarer. https://sv.wikipedia.org/wiki/Kvasar

Om det istället är kvasarer allihop än galaxer är frågan. Kvasarer tror jag är rimligt. Men om det är snabbt samlade stjärnor till galaxer då bör det vara de första jättestjärnorna de innehåller se mitt inlägg från 4 mars om jättestjärnor.

Bild från https://astronomy.com/ som visar de sex galaxerna i sin omgivning

Euclid är ett rymdteleskop som skjuts upp under sommaren 2023

 

Europas rymdteleskop Euclid finns ännu en tid i ett sterilt rum i södra Frankrike och här väntar det på sommaren 2023 då det planeras skjutas upp till närheten av James Webbteleskopet.

Dess uppgift blir att söka efter existensen av mörk energi och mörk materia.

Även om dessa mörka ting tillsammans utgör 95 procent av universum är nästan ingenting känt om dem säger Euclids projektledare Giuseppe Racca.

Med syftet att belysa dessa kommer Europeiska rymdorganisationens uppdrag även att vara att kartlägga en 3D-karta över universum som omfattar två miljarder galaxer vilket innebär mer än en tredjedel av skyn.

Den tredje dimensionen av denna karta kommer att vara tid - eftersom Euklides blick kommer att sträcka sig ut 10 miljarder ljusår ut i universum något som kommer att ge en ny inblick i hur vårt 13,8 miljarder år gamla universum utvecklats.

Euclid väger två ton och är 4,7 meter lång och 3,5 meter bred. Farkosten presenterades för media för första gången för ca en vecka sedan i ett sterilt rum hos Thales Alenia Space Company i den franska staden Cannes.

Endast ett fåtal tester återstår innan den fraktas vidare till Cape Canaveral i USA för uppskjutning som är  planerad mellan 1 och 30 julimed hjälp av en SpaceX Falcon 9-raket.

Euclid var ursprungligen planerat att sändas iväg ut i rymden på en rysk Sojuz-raket, men förra året drog Moskva tillbaka sina bärraketer som svar på europeiska sanktioner på grund av invasionen av Ukraina, vilket försenade uppskjutningen av Euclid. Farkosten ska ansluta sig till området vid James Webbtelekopet på en stabil plats cirka 1,5 miljoner kilometer från jorden. En bana som kallas den andra Lagrangian Point där den kan hålla sin solpanel permanent riktad mot solen. https://sv.wikipedia.org/wiki/Lagrangepunkt

De första bilderna förväntas sedan komma in snabbt när den vetenskapliga verksamheten startar i oktober. Det kommer sedan att ta forskare månader eller år att sålla igenom den stora mängd data som kommer att samlas in och ha samlats in säger Racca.

Projektet kostar 1,4 miljarder euro och är planerat att pågå till 2029 men kan förlängas ett par år berättade Racca på presskonferensen.

Arbetet består för Euclid i att se på inkommande ljus från objekt som kommer miljarder år tillbaks i tiden och som förvrängts något av massan av synlig och mörk materia längs vägen ett fenomen som kallas svag gravitationslinsning. 

"Genom att subtrahera den synliga materien kan vi beräkna närvaron av den mörka materia som finns mellan oss och objektet ", sa Racca.

Euclid har två huvudinstrument, ett teleskop med en diameter på 1,2 meter och den infrarödmottagande spektrometern med fotometern (NISP), som kan dela upp infraröda våglängder som inte är synliga för blotta  ögat. Det som skiljer Euclid från andra rymdteleskop är delvis dess synfält, ett område som motsvarar två fullmånar i storlek, säger David Elbaz, astrofysiker vid franska atomenergikommissionen.

Denna vida vy gör det möjligt för Euclid att lokalisera massiva strukturer som svarta hål något Webbteleskopet inte kan göra  eftersom dess synfält är koncentrerat på mindre ytor, säger projektforskare Rene Laureijs till AFP. Webbteleskopets skärpa är dock oöverträffbar alla andra teleskops i dag.

Euclid  kommer att kunna ge  Webbteleskopet spännande mål att undersöka, säger Laureijs. En av de som har arbetat med projektet sedan förslagsstadiet 2007.

Euclids  uppdrag kommer mitt under vår tid då det ser ökande tecken på att det finns några allvarliga inkonsekvenser i vår förståelse av hur universum fungerar.

Två mycket exakta mätningar ger nämligen två signifikant olika svar på den hastighet med vilken universum expanderar - ett problem som kallas Hubble tension där mörk energi tros spela ha en viktig roll. 

Och nyligen upptäckte Webb-teleskopet sex galaxer i det tidiga universum som till synes trotsar kosmologisk teori eftersom de är alldeles för massiva för att ha bildats så snabbt efter Big Bang. Se morgondagens inlägg här på bloggen.

Bild vikipedia där en konstnär ritat av hur Euclid ser ut.

Asteroiden Ryugu innehåller organiska molekyler

 

Ryugu är en jordnära asteroid som upptäcktes den 10 maj 1999. Den 27 juni 2018 gick den japanska rymdsonden Hayabusa 2 in i omloppsbana runt asteroiden. I februari 2019  släppte   Hayabusa 2  ner två sonder till asteroidens yta vilka samlade in stenprover som transporterades till jorden.

NASA och ett internationellt teams första analys av ett prov från asteroidens yta ger nu stöd för tanken att organiskt material från rymden bidrog till kemiska komponenter som var nödvändiga för livet att uppstå på jorden.

Organiska molekyler är byggstenar i alla kända former av liv på jorden och består av en mängd olika föreningar av kol i kombination med väte, syre, kväve, svavel och andra atomer. Organiska molekyler kan  komma till genom kemiska reaktioner som inte involverar liv vilket stöder hypotesen att kemiska reaktioner i asteroider kan producera några av livets ingredienser.

Vetenskapen om prebiotisk kemi innebär att upptäcka de föreningar och reaktioner som kan ha gett upphov till livet på jorden och bland de prebiotiska organiska ämnen som man funnit i provet från Ryugu var flera typer av aminosyror. Vissa aminosyror används ofta av de livsformer som vi har på jorden som en komponent för att bygga proteiner. Proteiner är viktiga för liv eftersom de används för att konstruera enzymer som påskyndar eller reglerar kemiska reaktioner och för att skapa strukturer från mikroskopiska till stora enzymer som till hår och muskler.

Provet från Ryugu innehöll även många typer av organiska ämnen som bildas i närvaro av flytande vatten, inklusive alifatiska aminer, karboxylsyror, polycykliska aromatiska kolväten och kvävehaltiga heterocykliska föreningar. Vilket visar att vatten finns på asteroiden.

Närvaron av prebiotiska molekyler på asteroidytan trots dess hårda miljö av inkommande solvärme och ultraviolett bestrålning liksom kosmisk strålbestrålning under högvakuumförhållande tyder på att de översta ytkornen på Ryugu har potential att skydda organiska molekyler, säger Hiroshi Naraoka från Kyushu University, Fukuoka, Japan.

 Dessa molekyler kan transporteras genom hela solsystemet och kan spridas som interplanetära dammpartiklar efter att ha kastats ut från asteroidens översta lager av nedslag eller andra orsaker.

Analysen är den första organiska analysen av Ryugu-provet och proverna från asteroiden kommer att fortgå i flera år.

Vi kommer att göra en direkt jämförelse av prov från Ryugu och prov från asteroiden Bennu när NASA: s OSIRIS-REx-uppdrag returnerar det till jorden under 2023 säger Dworkin och tillägger att OSIRIS-REx förväntas returnera mycket mer provmassa från Bennu än Hayabusa 2 tog hem från Ryugu och det kommer att ge ytterligare en viktig möjlighet till att leta efter spår av organiska byggstenar till liv i en kolrik asteroid.

Naraoka nämnd ovan är huvudförfattare till en artikel om denna forskningsanalys som publicerades online den 23 februari i Science.

Bild vikipedia på Ryugu.

Mörk energi kan ha resulterat i och resultera i, oräkneliga BigBang i evighet

 

Några teoretiska fysiker har föreslagit att universum inte har något slut (och som jag förstår ingen början).

I en ny studie försöker de definiera den mörka energins natur - ett mystiskt fenomen som tros få universum att expandera allt fortare vilket enligt dem inte ger sken av en början en gång för alla av universum eller ett definitivt slut på universum i en fjärran framtid. Snarare, beskriver de, kan mörk energi med jämna mellanrum "slås på" och då växer universum eller slås av och då krymper universum till en slutlig punkt och åter sker då en BigBang och ett nytt universum uppkommer. 

Vårt universum upplever för närvarande en fas av skenande expansion: kosmos blir större och expanderar allt snabbare för varje ögonblick. Kosmologer förstår inte orsaken till denna acceleration, som de kallar och tror är en mörk energipåverkan. Om denna acceleration kvarstår kommer vårt universum så småningom att expandera så vi inte kan se stjärnor utan bara mörker från den plats vi observerar (allt försvinner allt längre bort i alla riktningar) . Såvida inte också materia och strålning expanderar så allt sönderfaller (vilket vi inte vet, om så sker då vi är en del av detta sönderfall och kan inte upptäcka det utan vi försvinner bara en gång enligt hur jag tolkar det).

 Vårt universum efter vårt BigBang skulle inte vara den första perioden av skenande tillväxt och sönderfall i så fall. I de tidigaste ögonblicken av vårt  Big Bang var energierna och densiteten så extrem att befintlig fysik inte klarar av att förstå den - den förutsäger en singularitet, en punkt med oändlig densitet där matematiken bryts samman. Därefter upplevde universum en period av otroligt snabb expansion som kallas inflation.

Astronomer har länge undrat om dessa två faser av accelererad expansion - en i de tidigaste ögonblicken av Big Bang och en i den nuvarande epoken – har ett samband och om det är denna enhet som driver dem båda något som då undviker problemet med big bang singularitet. (se mitt inlägg från 28 febr där en idé finns som kan ge en teori av förklaring på detta.)

För att svara på frågan publicerade ett par teoretiska fysiker en studie den 7 februari i preprintdatabasen arXiv där forskarna Molly Burkmar Institute of Cosmology and Gravitation Portsmouth, United Kingdom och Dr Marco Bruni Reader in Cosmology and Gravitation, Faculty of Technology, Institute of Cosmology & Gravitation beskriver hur de undersökte en modell av universum där mörk energi alltid har spelat en stor roll. Tidigare forskning modellerade mörk energi som att den "slås på" vid olika tidpunkter för att driva en kosmisk expansion, men den nya forskningen föreslår en mer realistisk modell som inkluderar materia och strålning.

De ville se om mörk energi kan undvika en Big Bang-singularitet, driva inflation och påskynda det sena universum. För att undvika den initiala singulariteten kan universum inte börja från en punkt med oändlig densitet. Istället måste universum vi lever i vara ett i en oändlig serie av upprepade "Big Bounces".

I det här scenariot driver mörk energi universum genom accelererande expansion tills det når en viss storlek. Efter den storleken kommer den mörka energin universum att dra ihop sig. (frågan är varför den mörka energin i så fall fungerar som ett relä och ändrar riktning något slags spänning måste då finnas som ger reläförändringen) Kosmos drabbas sedan av en stor indragning men precis innan den når ett tillstånd av oändlig densitet vänder mörk energi igen riktning och  en period med otroligt snabb inflation sker som startar cykeln på nytt (BigBang sker).

Forskarna fann denna  modell av mörk energi som kunde förklara hur. Men avgörande var att materia och strålning inte kunde vara närvarande i det extremt tidiga universum om de var detta förstörde de inflationen enligt denna modell. Istället måste materia och strålning dyka upp strax efter inflationen, när en del av den mörka energin förföll bort och då översvämmades universum med ljus och materia. Även om de teoretiskt lyckades kunde forskarna inte hitta en generisk klass av mörka energimodeller som alltid kunde leda till samma resultat. Istället var de tvungna att artificiellt lägga in ett mindre värde för dagens accelererade expansion än kvantmekaniken förutspår för att få exakt rätt resultat (så något verkar likväl inte stämma).

Denna nya forskning pekar dock i en lovande riktning, vilket ger en livskraftig plattform för att ytterligare utforska modeller som denna. Människor är inte nödvändigtvis avsedda att leva i ett kallt, tomt kosmos, eftersom mörk energi kan bete sig annorlunda i en avlägsen framtid. Endast fortsatt forskning kommer att avslöja vårt slutliga öde om vi nu kan förstå vad vi undersöker,.

Inlägget ovan har sitt ursprung i en artikel i  https://www.livescience.com/ av  Paul M. Sutter är forskningsprofessor i astrofysik vid SUNY Stony Brook University och Flatiron Institute i New York City diskuterar ovan teori.

Bild vikmedia Skapad och renderad speciellt för Wikimedia.org av Pablo Carlos Budassi.

I universums äldsta stjärnkluster M92-stjärnhopen är natthimlen en otrolig syn.

 

Messier 92 är en klotformig stjärnhop i den norra delen i stjärnbilden Herkules.

James Webb teleskopet har här upptäckt en av de äldsta stjärnhoparna i Vintergatan och avslöjat en region där det kryllar av stjärnor.

Webbteleskopet observerade den klotformiga hopen Messier 92, känd som M92, tidigt efter förra sommaren. Det tog bara en timme för teleskopet att fånga den glittrande bilden ovan enligt ett uttalande från Space Telescope Science Institute  varifrån bilden släpptes den 22 februari.

Webb byggdes främst för att studera de avlägsnaste objekten i universum och upptäckte då mångfalden av  stjärnor i M92-hopen som finns cirka 27000 ljusår bort. Webbteleskopet upptäckte här även  svagt lysande stjärnor som  inte kunnat upptäckas med Hubbleteleskopet.

Några av stjärnorna i bilden är små, bara 0,1 av vår sols massa, säger Roger Cohen, astronom vid Rutgers University och en av forskarna bakom observationerna, i ett uttalande. Det här är väldigt nära gränsen för vad som kallas stjärnor och inte bruna dvärgar. Objekt med så låg massa att de inte kunnat antända vätet i sina kärnor."

Bilden, som tagits av Webbs Near Infrared Camera (NIRCam), avslöjar en liten del av M92-klustret. Hela stjärnhopen är cirka 100 ljusår bred och består av 300000 stjärnor. Om en bebodd planet som jorden skulle kretsa kring en av dess stjärnor, skulle varelserna på dess yta ha en magnifik utsikt över natthimlen. En himmel som skulle lysa tusentals gånger ljusare än den människorna kan se av  sin natthimmel från jorden.

M92 är ett av de äldsta klotformiga klustren i Vintergatan och  består av stjärnor som bildades för 12 till 13 miljarder år sedan. En tid då universum endast var några hundratals miljoner år gammalt. Galaxen innehåller några av de äldsta stjärnorna som  upptäckts, säger astronomen Matteo Correnti vid den  italienska rymdorganisationen, som hjälpte till att analysera data från Webb.

"Klotformiga kluster som M92 är mycket viktiga att undersöka för vår förståelse av stjärnutveckling", sa astronomen Alessandro Savino vid University of California, en annan medlem av Webbs vetenskapsteam, i ett uttalande.

Bild www.space.com Detalj av den klotformiga hopen Messier 92 (M92) fångad av Webbs NIRCam-instrument. Det här synfältet täcker den nedre vänstra fjärdedelen av den högra halvan av bilden. Bilden visar stjärnor på olika avstånd från centrum, vilket hjälper astronomer att förstå stjärnornas rörelse i hopen och fysiken i den rörelsen. (Bildkredit: NASA, ESA, CSA, Alyssa Pagan (STScI)).

I universums ”barndom” var stjärnorna enorma i storlek

 

De första stjärnorna i kosmos var upp till över 10 000 gånger större än vår sols massa vilket är ungefär 1 000 gånger större stjärnor än de största stjärnorna som idag finns därute enligt en ny studie. I vår tid är de största stjärnorna 100 solmassor. Men i det tidiga universum bestod universum av mycket stora stjärnor. Stjärnor som snabbt gjorde slut på sitt bränsle och gjorde slut på sitt bränsle redan efter ca 1 miljon år, enligt nya forskarrön.

Genom sin storlek och sin korta existens fick universum vid dessas kollaps därefter nya grundämnen. De som sedan blev grunden till våra stjärnor av i dag och till uppbyggnaden av ex människan.

För mer än 13 miljarder år sedan, inte långt efter Big Bang, hade universum inga stjärnor. Det fanns inget annat än en varm soppa av neutral gas, nästan helt bestående av enbart väte och helium. Under hundratals miljoner år pressades den neutrala gasen  samman av gravitation till allt tätare bollar av materia. Denna tid är känd ses som den kosmiska mörka tiden.

I dagens universum kollapsar täta bollar av materia snabbare och då bildas stjärnor. Men det beror på att det moderna universum har något som det tidiga universum saknade: många olika grundämnen tyngre än väte och helium. Detta gör att de täta klumparna bestående av damm och gas i dag kan dras samman snabbt och  till hög densitet för att utlösa kärnfusion den process som driver stjärnors ljus och sken genom att kombinera lättare grundämnen till tyngre.

Men det enda sättet att få tyngre element i första skedet av universum var genom kärnfusionsprocess. Flera generationer av stjärnor som bildades, smälte och dog och berikade kosmos till dess nuvarande tillstånd av grundämnen.

Utan förmågan att snabbt släppa ifrån sig  värme måste den första generationen stjärnor bildats under mycket olika och mycket svåra förhållanden mot dagens stjärnor. För att förstå hur  de första stjärnor kom till vände sig ett team av astrofysiker till sofistikerade datorsimuleringar som skulle visa förhållandena  som vi förstår dem under  de mörka åldrarna då nästan enbart väte och helium fanns,  för att förstå vad som hände då. Resultatet  beskrevs i januari i en artikel som publicerades i preprintdatabasen arXiv och skickades in för peer review till Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Det teori som utarbetades innehåller alla vanliga kosmologiska ingredienser: den mörka materian för att skapa galaxer, utveckling och ihopklumpning av neutral gas, strålning, kylning och ibland uppvärmning av gas. Teorin innehåller också något som andra har teorier saknat: kallfronter – snabba strömmar av kyld materia – som smäller in i redan bildade strukturer.

Forskarna fann att en komplex ström av interaktioner av detta slag föregick den första stjärnbildningen. Neutral gas började samlas och klumpa ihop. Väte och helium släppte ut lite värme vilket gjorde det möjligt för klumpar av den neutrala gasen att långsamt nå högre densitet.

Dessa bildade klumpar med hög densitet blev mycket varma och producerade strålning som bröt isär den neutrala gasen och hindrade den från att fragmenteras i  mindre klumpar. Det innebar att stjärnor bestående av dessa klumpar kunde bli otroligt stora. Dessa fram och tillbaka interaktioner mellan strålning och neutral gas ledde till massiva pooler av neutral gas vilket blev början på de första galaxerna. Gasen djupt inne i dessa protogalaxer bildade snabbt snurrande ackretionsskivor - snabbt flytande ringar av materia som bildas runt protostjärnor inklusive svarta hål i universum. 

Under tiden och runt protogalaxernas ytterkanter slog kalla fronter av gas ner. De kallaste, mest massiva fronterna trängde in i protogalaxerna hela vägen fram till ackretionsskivan runt en protostjärna. Dessa kallfronter smällde in i skivorna och ökade snabbt både deras massa och densitet till en kritisk tröskel, vilket gjorde att de första stjärnorna kunde komma till och då i enorm storlek.

De första stjärnorna var inte vanliga fusionsstjärnor som vår sol. De var gigantiska klumpar av neutral gas som tändes genom fusion i dess kärna med en gång utan att först  fragmenteras i små bitar vilket sker i dagens stjärnbildningsprocess. Den resulterande stjärnmassan var enorm.

De första stjärnorna var mycket ljusstarka och bestod under kort tid, mindre än en miljon år. (Stjärnor i det moderna universum kan existera i miljarder år). Därefter skulle dessa första stjärnor slutat som supernovor. 

Dessa supernovor gav upphov till element tyngre än väte och helium - som sedan blev början till nästa generation av stjärnbildning vår tids stjärnor. Men då universum efter hand blev alltmer förorenad av tyngre element än väte och helium kunde processen då enorma stjärnor bildades av väte och helium aldrig mer kunna uppkomma.

Själv ser jag det som möjligt att hitta dessa jättar som var väldigt ljusstarka men kortlivade i sökandet i tid och rum med James Webbteleskopet. Om de  nu funnits.

Inlägget har som utgångspunkt en artikel av Paul M. Sutter är forskningsprofessor i astrofysik vid SUNY Stony Brook University och Flatiron Institute i New York City

Bild vikimedia tagen av Hubble teleskopet. I den här bilden förstoras och förvrängs en avlägsen galax ljus kraftigt av effekten av gravitationlinsing. Efter att bilden släppts offentligt använde astronomer bilden för att mäta galaxens avstånd från oss vilket visade sig vara 9,4 miljarder ljusår.