Das Universum war einfach anders, als es jünger war. Kürzlich haben Astronomen entdeckt, dass komplexe Physik im jungen Kosmos möglicherweise zur Entwicklung supermassereicher Sterne geführt hat, von denen jeder bis zu 100.000 Sonnenmassen enthält.
Wir haben derzeit keine Beobachtungen über die Entstehung der ersten Sterne im Universum, die vermutlich stattfand, als unser Kosmos nur wenige hundert Millionen Jahre alt war. Um diese wichtige Epoche zu verstehen, greifen Astronomen auf ausgeklügelte Computersimulationen zurück, um Modelle zur Entstehung der ersten Sterne zu testen.
Im Laufe der Jahre haben Astronomen mit der Schlüsselfrage gerungen, was die typische Größe der ersten Sterne ist. Einige frühe Schätzungen sagten voraus, dass die ersten Sterne hundertmal massereicher sein könnten als die Sonne, während spätere Simulationen darauf hindeuteten, dass sie eine normalere Größe haben würden.
Kürzlich hat ein Forscherteam eine neue Simulationsrunde zusammengestellt und ist zu einem sehr überraschenden Ergebnis gekommen. Ihre Simulationen befassten sich speziell mit einem Phänomen, das als Kaltakkretion bekannt ist. Um große Sterne zu bauen, muss man sehr schnell viel Material in ein sehr kleines Volumen ziehen. Und Sie müssen dies tun, ohne die Temperatur des Materials zu erhöhen, da wärmeres Material ein Kollabieren verhindert. Sie brauchen also eine Methode, um dem Material Wärme zu entziehen, da es sehr schnell zusammenbricht.
Bildnachweis: Universität Melbourne
Frühere Simulationen hatten das Auftreten dichter Taschen in frühen Galaxien gefunden, die durch die Emission von Strahlung schnell abkühlen, aber nicht die Auflösung hatten, die erforderlich war, um ihre weitere Entwicklung zu verfolgen. Die neue Forschung geht noch einen Schritt weiter, indem sie untersucht, wie sich die kalten, dichten Taschen verhalten, die sich ursprünglich im frühen Universum bilden.
Diese späteren Simulationen zeigten, dass große Ströme kalter, dichter Materie auf eine Akkretionsscheibe im Zentrum riesiger Materieklumpen treffen können. Wenn das passiert, bildet sich eine Schockwelle. Diese Schockwelle destabilisiert das Gas schnell und löst den sofortigen Zusammenbruch großer Materietaschen aus.
Diese großen Taschen können zehntausendmal massereicher sein als die Sonne und in einigen Fällen sogar 100.000-mal massereicher als die Sonne. Da nichts ihren Zusammenbruch aufhalten kann, bilden sie sofort gigantische Sterne, die als supermassereiche Sterne bekannt sind.
Die Astronomen wissen noch nicht, ob im frühen Universum supermassive Sterne entstanden sind. Sie hoffen, dass zukünftige Beobachtungen mit dem James-Webb-Weltraumteleskop Hinweise auf die Entstehung der ersten Sterne und Galaxien liefern und feststellen werden, ob diese Monster im jungen Universum erschienen sind.
Die Ergebnisse werden auf der veröffentlicht arXiv Preprint-Server.
Mehr Informationen:
Masaki Kiyuna et al, Erstes Auftreten von kalter Akkretion und supermassiver Sternentstehung im frühen Universum, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2301.10263