Niedawne badania prowadzone przez grupę badawczą profesor Jane Lixin DAI z Wydziału Fizyki Uniwersytetu w Hongkongu (HKU) odkryły nowatorską metodę wykrywania gwiazd pierwszej generacji, znanych jako gwiazdy populacji III (Pop III), które nigdy nie zostały bezpośrednio wykryte. Badania spotkały się z szerokim uznaniem międzynarodowej społeczności astronomicznej, a najważniejszym wydarzeniem był Instytut Naukowy Teleskopów Kosmicznych, który obsługuje kilka teleskopów NASA. Te potencjalne odkrycia dotyczące gwiazd Pop III niosą ze sobą obietnicę odkrycia tajemnic pochodzenia wszechświata i głębszego zrozumienia niezwykłej podróży z pierwotnego kosmosu do świata, w którym żyjemy dzisiaj. Wyniki ich badań opublikowano niedawno w czasopiśmie The Astrophysical Journal Letters.
Krótko po powstaniu Wszechświata wraz z Wielkim Wybuchem zaczęły powstawać pierwsze gwiazdy składające się głównie z wodoru i helu. Właściwości gwiazd pierwszej generacji, Pop III, bardzo różnią się od gwiazd takich jak nasze Słońce czy nawet tych, które powstają dzisiaj. Były niezwykle gorące, miały gigantyczne rozmiary i masę, ale żyły bardzo krótko. Gwiazdy Pop III są pierwszymi fabrykami, które syntetyzują większość pierwiastków cięższych od wodoru i helu wokół nas. Są również bardzo ważne dla formowania się późniejszych generacji gwiazd i galaktyk. Jednak jak dotąd nie dokonano przekonującego bezpośredniego wykrycia gwiazd Pop III, ponieważ gwiazdy te powstałe we wczesnym Wszechświecie są bardzo daleko i zdecydowanie zbyt słabe dla żadnego z naszych teleskopów naziemnych lub kosmicznych.
Po raz pierwszy naukowcy z HKU odkryli nowatorską metodę wykrywania pierwszych gwiazd we wczesnym Wszechświecie. Niedawne badania prowadzone przez grupę badawczą profesor Jane Lixin DAI z Wydziału Fizyki HKU zaproponowały, że gwiazda Pop III może zostać rozerwana na kawałki przez siłę pływową, jeśli wędruje w pobliżu masywnej czarnej dziury. W przypadku takiego zakłócenia pływowego (TDE) czarna dziura żeruje na gwiezdnych pozostałościach i wytwarza bardzo jasne rozbłyski. Naukowcy zbadali złożony proces fizyczny i wykazali, że rozbłyski te mogą świecić przez miliardy lat świetlnych, aby dotrzeć do nas dzisiaj. Co najważniejsze, odkryli, że unikalne sygnatury rozbłysków TDE można wykorzystać do zidentyfikowania istnienia gwiazd Pop III i uzyskania wglądu w ich właściwości.
„W miarę jak energetyczne fotony przemieszczają się z bardzo dużej odległości, skala czasowa rozbłysku zostanie rozciągnięta ze względu na ekspansję Wszechświata. Rozbłyski TDE będą wznosić się i zanikać przez bardzo długi okres czasu, co odróżnia je od TDE gwiazd typu słonecznego w pobliskim Wszechświecie” – powiedziała profesor Jane Dai, główna badaczka i współautorka projektu. „Co ciekawe, rozciągnięte są nie tylko ramy czasowe rozbłysków, ale także ich długość fali. Światło optyczne i ultrafioletowe emitowane przez TDE zostanie przeniesione na emisję podczerwieni po dotarciu do Ziemi”. Dr Rudrani KAR CHOWDHURY, stażysta podoktorski na Wydziale Fizyki HKU i pierwszy autor artykułu, dodał dalej.
Tym, co czyni odkrycie bardziej ekscytującym, jest fakt, że dwie flagowe misje NASA, niedawno wystrzelony Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) i nadchodzący Rzymski Teleskop Kosmiczny Nancy Grace (Roman), mają możliwość obserwacji takich emisji w podczerwieni z dużych odległości. Profesor Priya NATARAJAN z Wydziału Astronomii i Fizyki Uniwersytetu Yale oraz współautorka artykułu wspomniała: „Unikalne możliwości Romana polegające na jednoczesnej możliwości obserwacji dużego obszaru nieba i zaglądaniu w głąb wczesnego Wszechświata sprawiają, że jest to obiecująca sonda za wykrycie tych rozbłysków Pop III TDE, co z kolei posłużyłoby jako pośrednie odkrycie gwiazd Pop III.” Pani Janet CHANG, doktorantka na Wydziale Fizyki HKU i współautorka artykułu, dodała: „Spodziewamy się, że Roman będzie wykrywał kilkadziesiąt takich zdarzeń rocznie, jeśli zastosuje się odpowiednią strategię obserwacji”. Mając na uwadze te odkrycia, następna dekada stwarza znaczny potencjał identyfikacji tych odrębnych źródeł, prowadząc do ekscytujących odkryć na temat gwiazd Pop III i odkrywania tajemnic powstania Wszechświata.