כיצד קיבל היקום את כוכביו? חידה אסטרונומית

איור גלקסי קמאי

מדענים אינם בטוחים בדיוק מתי וכיצד נוצרו הכוכבים הראשונים. איורו של אמן זה מדמיין גלקסיה קדמונית הנשלטת על ידי חור שחור על -מסיבי שבמרכזו, שבו משתחררת קרינה עוצמתית כאשר החומר נופל פנימה. (אשראי תמונה: NASA / ESA / ESO / Wolfram Freudling et al. (STECF))



אסטרונומים עשו דרך ארוכה להבין כיצד נוצרים כוכבים כיום, אך השאלה כיצד נוצרו הכוכבים הראשונים של היקום היא תעלומה מתמשכת. למרות שהנושא נשאר מורכב ומבלבל, החוקרים אומרים שהם מקווים להתקדם בעתיד הקרוב עם דגמי מחשב וטלסקופים חדשים ומשופרים.

'איך החלה היווצרות הכוכבים היא שאלה מאוד שנויה במחלוקת', אמר האסטרונום מרדכי-מארק מק לאו מהמוזיאון האמריקאי להיסטוריה של הטבע בניו יורק, שכתב מאמר שהתפרסם בכתב העת Science היום (27 ביוני). 'וזה דבר חשוב.'

פעם לא היו כוכבים בכלל. היקום היה מרחב כמעט אחיד של גז לא מובחן. בסופו של דבר - אולי כמה מיליוני שנים, מעריכים מדענים - הכוכבים הראשונים החלו להיווצר, וקצב לידת הכוכבים הגיע לשיא כ -3.8 מיליארד שנים לאחר המפץ הגדול (לפני 10 מיליארד שנים), כאשר נוצרו כוכבים בערך ב -10 פי השיעור שהם עושים היום. [ היקום: המפץ הגדול עד כה ב -10 שלבים פשוטים ]



קשה להבין כיצד תהליך זה התרחש אז כי היקום היה מקום שונה בתכלית. דבר אחד, הוא היה הרבה יותר צפוף, כשהחומר ארוז בצורה צמודה הרבה יותר, והקל על הגז להגיע לצפיפות הקריטית הדרושה לו להתמוטט על עצמו בכוח המשיכה ולהצית היתוך גרעיני.

יתר על כן, כוכבים שינו את היקום, ופיזרו במהלכו אלמנטים שהם לבדם יכולים ליצור.

'בלי כוכבים, אין לך מתכות, אין יסודות כבדים יותר מהליום או ליתיום, ואף אחד מהאלמנטים שאתה צריך לכל החיים', אמר מק לאו ל- demokratija.eu. 'פחמן, חנקן וחמצן נוצרים כולם בכוכבים.'



הופעתם של יסודות אלה ביקום שינתה את התנאים להיווצרות כוכבים, ומשפיעה על אופן ההתקררות והקריסה של הגז.

אשכול הכוכבים Messier 50 פתוח

בעוד שמדענים מבינים רבות מהסיבות להיווצרות כוכבים קדמונית הייתה שונה מהיווצרות כוכבים כיום, לעתים קרובות הן מתקשות לדגמן את התהליך בהדמיות מחשב. סוגיה אחת היא שהסימולציות הללו אינן מסוגלות לפרט לפרטי פרטים בכדי לחשב במדויק את המתרחש-זה דומה לחוסר רזולוציה מספיק טובה בתצלום.



'זה כמו פיקסלים במצלמה,' אמר מק לאו. 'אם יש לך אובייקט בגודל של 3 או 4 פיקסלים, הוא פשוט יוצא כטשטוש. זו בדיוק הבעיה שיש לנו כאן״.

לדוגמה, בעיית הרזולוציה מונעת מדגמים לשמור על הכמות הנכונה של גז חם במיוחד במערכת, ולדמות כיצד גז חם זוהר על גלקסיות או מצטבר אליהן, אמר.

אולם בעתיד הקרוב, תיאורטיקנים מקווים לחדור דרך באמצעות סימולציות מחודדות על מחשבי על נוספים וטובים יותר.

'מודלים גדולים וטובים יותר מתחילים לחדור ישירות למשטר שאני דן בו', אמר מק לאו. 'השילוב בין שימוש יעיל יותר במכונות קיימות לבין הפיכת מכונות חדשות לזמינות' יעזור גם הוא, הוסיף.

מהצד התצפיתי, האסטרונומים מקווים להבהיר את התמונה של היווצרות כוכבים מוקדמת על ידי הצצה לאחור בחלל ובזמן כדי לראות את הכוכבים והגלקסיות הראשונים, ולקבל תמונה טובה יותר של כמה מהם היו בתקופות מוקדמות. זה יתאפשר על ידי טלסקופים חדשים שהגיעו לרשת, כגון מערך Atacama Large Millimeter/submillimeter, או מצפה אלמה, במדבר אטקמה בצ'ילה ומכשירים המסווגים כ'טלסקופים גדולים במיוחד 'הנבנים ברחבי העולם.

'יש לך חבילה מדהימה של מכשירים שמגיעים לרשת שיעניקו די מענה ישיר לשאלות האלה', אמר מק לאו. אסטרונומים אולי אפילו יתמזל במזל ויוכלו להשתמש בחפצים מסיביים גדולים כמו אשכולות גלקסיות כמשקפי הגדלה קוסמיים, תוך ניצול ההשפעות של תורת היחסות הכללית כדי לראות מאחוריהם אובייקטים רחוקים שאחרת לא יהיו נראים. עדשה כזו עשויה לחשוף את הגלקסיות הראשונות של היקום.

עם כל מזל, למדענים אמור להיות עוד הרבה מה לומר על מוצאם של כוכבים בשנים הקרובות.

עקוב אחר קלרה מוסקוביץ טוויטר ו Google+ . עקוב אחרינו @Spacedotcom , פייסבוק ו Google+ . מאמר מקורי בנושא demokratija.eu .