Od chvíle, kdy si astronomové uvědomili, že vesmír je v neustálém stavu expanze a že ho pravděpodobně začala masivní exploze před 13,8 miliardami let (Velký třesk), vyvstaly nevyřešené otázky o tom, kdy a jak se vytvořily první hvězdy. Na základě údajů shromážděných NASA Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) a podobných misí se předpokládá, že k tomu došlo asi 100 milionů let po Velkém třesku.
Mnoho podrobností o tom, jak tento složitý proces fungoval, zůstalo tajemstvím. Nové důkazy shromážděné týmem vedeným vědci z Institutu Maxe Plancka pro astronomii však ukazují, že první hvězdy se musely formovat poměrně rychle. S využitím dat z Magellanových dalekohledů na observatoře Las Campanas pozoroval tým oblak plynu, kde se formace hvězd odehrávala pouhých 850 milionů let po Velkém třesku.
Studie popisující jejich zjištění, která se nedávno objevila v EU Astrofyzikální deník, vedl Eduardo Bañados. Banados a jeho kolegové, člen tehdejší Carnegieho instituce pro vědu, pozorovali oblak plynu, zatímco prováděli následná pozorování na průzkumu 15 nejvzdálenějších známých kvasarů.
Tento průzkum připravila Chiara Mazzucchelli, astronomka z Evropské jižní observatoře (ESO) a spoluautorka studie jako součást svého Ph.D. výzkum na Institutu Maxe Plancka pro astronomii. Při zkoumání spektra zejména jednoho kvazaru (P183 + 05) poznamenali, že má některé docela zvláštní rysy.
Banados a jeho kolegové pomocí Magellanových dalekohledů Carnegie Institution v observatoři Las Campanas v Chile rozpoznali spektrální rysy toho, čím jsou: blízký oblak plynu osvětlený kvasarem. Spektra jim také řekla, jak daleko byl oblak plynu od Země - vzdálený více než 13 miliard světelných let - což je jeden z nejvzdálenějších, jaké kdy astronomové mohli pozorovat a identifikovat.
Kromě toho našli spektra, která naznačují přítomnost stopových množství prvků, jako je uhlík, kyslík, železo a hořčík, chemicky označovaných jako „kovy“, protože jsou těžší než helium. Takové prvky byly vytvořeny během raného vesmíru, když je první generace hvězd (aka. „Populace III“) vypustilo do vesmíru poté, co dosáhly konce své životnosti a explodovalo jako supernovy.
Jak řekl Michael Rauch, astronom z Carnegie Institution of Science a spoluautor nové studie:
"Poté, co jsme byli přesvědčeni, že jsme se na takový nedotčený plyn dívali jen 850 miliónů let po Velkém třesku, začali jsme uvažovat, zda si tento systém stále dokáže zachovat chemické podpisy vytvořené první generací hvězd."
Nalezení první generace hvězd je již dlouho cílem astronomů, protože by to umožnilo komplexnější pochopení historie vesmíru. Postupem času hrály prvky těžší než vodík klíčovou roli ve formování hvězd, kde se hmota shlukovala kvůli vzájemné přitažlivosti a poté podléhala gravitačnímu kolapsu.
Protože se věří, že ve vesmíru po velkém třesku existoval pouze vodík a helium, první generace hvězd neměla tyto chemické prvky - což je odlišuje od každé následující generace. Bylo proto překvapivé zaznamenat relativní hojnost těchto prvků v tak ranném oblaku plynu, který byl ve skutečnosti srovnatelný s tím, co dnes astronomové vidí v mezigalaktických oblacích plynu.
Tato pozorování představují hlavní výzvu pro konvenční teorie o tom, jak se vytvořily první hvězdy v našem vesmíru. V podstatě to znamená, že tvorba hvězd musela začít mnohem dříve, aby se vytvořily tyto chemické prvky. Na základě studií zahrnujících supernovy typu Ia se odhaduje, že výbuchy nutné k výrobě těchto kovů se pozorovaným množstvím by trvalo asi 1 miliardu let.
Stručně řečeno, vědci byli asi o generaci pryč, když přijde na to, kdy se zrodily první hvězdy, což naznačuje, že v nejranějších dobách vesmíru se mohly vyskytnout nějaké věci. To účinně znamená, že první hvězdy by se musely utvořit poměrně rychle z prvotní polévky vodíku a helia, které byly raným vesmírem. Toto zjištění by mohlo mít vážné důsledky pro teorie kosmického vývoje.
Jak řekl Bañados, nyní je cílem to potvrdit nalezením dalších plynových mraků, které mají podobné chemické množství:
"Je vzrušující, že můžeme měřit metallicitu a chemickou hojnost tak brzy v historii vesmíru, ale pokud chceme identifikovat podpisy prvních hvězd, musíme v kosmické historii ještě dříve sondovat." Jsem optimistický, že najdeme ještě vzdálenější plynové mraky, což by nám mohlo pomoci pochopit, jak se zrodily první hvězdy. “
Relativita nám říká, že prostor a čas jsou dva výrazy stejné reality. Ergo, podíváme-li se dále do vesmíru, také se podíváme dále v čase. Astronomové tak dokázali upravit své kosmologické modely a představy o tom, jak a kdy všechno začalo. S vědomím, že první hvězdy ve vesmíru mohly mít svůj původ posunut zpět ještě dříve; to je jen část křivky učení!
