Големата експлозија ја заробува нашата фантазија како ниеадна друга теорија во науката: прекрасното, експлозивно раѓање на нашиот универзум. Но дали знаете што следеше потоа?
Околу 100 милиони години мрак.
Кога космосот конечно се осветлил со првите ѕвезди, тие биле поголеми и посветли од сите по нив. Светеле со УВ зраци толку интензивни што ги јонизирале околните атоми. Космичката зора- од првата ѕвезда до комплетирањето на „космичката рејонизација“ траела околу една милијарда години.
„Од каде дојдоа сите овие ѕвезди? И како настанаа галаксиите, универзум полн со радијација и плазма каков што го знаеме денес ? Ова се нашите водечки прашања.“ вели професорот Михаил Норман, директор на Суперкомпјутерскиот Центар во Сан Диего и водечки автор на нов преглед објавен во Границите во астрономијата и вселенските науки.
Компјутерски симулираната слика прикажува супермасивна црна тупка во центарот на галаксија. Црниот регион во центарот го представува хоризонтот на случувања на црната дупка од каде ни светлината неможе да избега од гравитацијата. Моќната гравитација на црната дупка го извртува простор-времето околу неа како забавно огледало. Светлината од ѕвездите во позадината се издолжува и „размачкува“ кога поминува до неа. ( НАСА, ЕСА, D. Coe, J. Anderson, R. van der Marel (STScI) ).
Истражувачите како професор Норман решаваат математички равенки во коцкаст виртуелен универзум. „Минавме 20 години користејки и подобрувајки го овој софтвер за подобро да ја разбереме космичката зора.“ За почеток бил создаден кодот кој овозможил формирањето на првите ѕвезди во универзумот да биде моделирано. Овие равенки го опишуваат движењето и хемиските реакции во гасовити облаци во универзум пред светлината, и големото гравитациско влијание на многу поголемата но невидлива маса на мистериозната црна материја.
„Овие облаци од чист водород и хелиум колабираат под гравитацијата за да создадат масивни ѕвезди стотици пати потешки од нашето сонце“ објаснува Норман. Првите тешки елементи се формираат во јадрата на првите ѕвезди – мали количини на литиум и берилиум. Но со смртта на овие кратковековни џинови – колабирајки и експлодирајки како супернови – металите со тежина до железото се создаваат во голем број и се распрснуваат во вселената.
На виртуелниот универзум биле додадени равенки за да се моделира збогатувањето на облаците од гас со овие новоформирани метали – што води до формирањето на нов тип на ѕвезда. „Транзицијата беше брза, за само 30 милиони години сите нови ѕвезди беа збогатени со метали“.
Ова се случило и покрај фактот дека хемиското збогатување било локално и споро оставајки повеќе од 80% од вирутелниот универзум без метали до крајот на симулацијата.
„Формирањето на џиновски ѕвезди без метали не запре целосно – мали галаксии од овие ѕвезди би требало да постојат каде што има доволно темна материја да ги олади облаците на водород и хелиум. Но без ова огромно гравитациско влијание интензивната радијација од веќе постоечките ѕвезди го загрева гасот во овие облаци и ги разградува нивните молекули. Во повеќето случаи гасот без метали колабира целосно да формира една супермасивна црна дупка.“
„Новата генерација на ѕвезди која се формира во галаксиите се помали и далеку побројни, заради хемиските ракции овозможени од металите“ забележува Норман. Зголемениот број на реакции во облаците од гас дозволило фрагментација и формирање на повеќе ѕвезди преку метално ладење – области со намалена густина на гасот каде комбинирањето на елементите им остава простор за испуштање на радијацијата во вселената наместо меѓу себе во гасот. Во оваа фаза ги имаме првите објекти во универзумот кој со право може да се наречат галаксии – комбинација од темна материја, метално збогатен гас и ѕвезди.
„Првите галаксии се помали од очекуваното поради интензивната радијација од младите масивни ѕвезди која го турка густиот гас од регионите каде се формираат ѕвездите. За возврат радијацијата од најмалите галаксии значајно допринесува кон космичката рејонизација.“
Овие бројни но тешки за детекција галаксии можат да се искористат за предвидување на крајниот датум на космичката зора – односно кога космичката рејонизација била комплетна.
Норман и колегите објаснуваат како некои групи ги надминуваат пресметковните ограничувања во овие бројчани симулации преку импортирање на веќе спремни резултати, или преку поедноставување на делови од моделот помалку релевантни за резултатите од интерес. „ Овие полу-аналитички методи се користат за попрецизно одредување на тоа колку долго масивните рани ѕвезди без метал се создавале, колку од нив сеуште треба да се видливи и придонесот на овие – како и на црните дупки и ѕвездите збогатени со метал – кон космичката рејонизација.
Авторите исто така ги потенцираат областите на несигурност кои ќе бидат причина за појава на нова генерација симулации, користејки нови кодови, на идни високо перформансни компјутерски платформи.
„Овие симулации ќе ни помогнат во разбирањето на улогата на магнетните полиња, рендгенските зраци и вселенската прашина во ладењето на гасот, и идентитетот и однесувањето на мистериозната темна материја што го предводи формирањето на ѕвездите.“
Превод: Максим Осман-Николов
Извор: www.phys.org
