Il Cluster Galattico di Abell 2744, distante da noi 3,5 miliardi di anni luce e contenente più di 400 galassie. La gravità combinata di tutte le galassie fa sì che l'ammasso funzioni come una lente attraverso cui gli scienziati sperano di vedere la formazione delle prime stelle.
Circa 200-400 milioni di anni dopo il Big Bang, apparvero le prime stelle. A causa della loro lontananza, rimangono inaccessibili all'osservatore terrestre, ma le cose possono cambiare nel 2020 dopo il lancio del telescopio spaziale della NASA, James Webb.
Le prime stelle sono importanti per i ricercatori, in quanto sono in grado di fornire informazioni preziose sulle proprietà dell'universo primordiale. Sarebbe possibile capire se le stelle binarie erano comuni o solo single. E anche, quanti elementi chimici pesanti sono stati creati dalla prima generazione e come sono stati formati.
Lente di ingrandimento gravitazionale
Il primo passo è basato sulla sensibilità all'infrarosso del telescopio James Webb. Le prime stelle erano grandi, calde ed emesse raggi UV. Ma sono così lontani che la risoluzione universale ha spostato il suo picco dai raggi UV a lunghezze d'onda IR molto più lunghe.
Il secondo passo consiste nell'utilizzare la gravità combinata del cluster galattico intermedio come una lente che focalizzerà e aumenterà la luce delle stelle di prima generazione. Le lenti gravitazionali tipiche possono aumentare la luce di 10-20 volte, ma questo non è sufficiente. Per Webb, l'aumento dovrebbe essere più di 10.000 volte. Per ottenere un tale aumento, i cluster richiederanno transiti - allineamenti speciali, in cui la luce stellare aumenta in modo significativo per diverse settimane mentre il gruppo galattico si sposta tra la Terra e la stella.
Buona fortuna
Quanto è probabile questo allineamento? Gli astronomi dicono che le possibilità sono molto piccole. Inoltre, ogni caustica è asimmetrica, il che porta ad un forte aumento se la stella si sta avvicinando da una parte, ma molto più vaga, se dall'altra. Cioè, a seconda del lato, la stella sarà più luminosa per diverse ore o mesi. Dopo il picco di luminosità, scomparirà di nuovo.
L'attributo chiave delle prime stelle è che sono state formate da una miscela di idrogeno ed elio dell'universo primordiale senza elementi chimici pesanti, come carbonio, ossigeno, ferro e oro.
Gli scienziati mostrano le stelle per temperatura e luminosità nel diagramma. La maggior parte sono lungo la sequenza principale. Il sole (sotto, a destra) ha un'aspettativa di vita di 6,4 miliardi di anni. La prima generazione è rovente e cresce fino a un'esplosione di una supernova in pochi milioni di anni
Il disco di accrescimento attorno ai buchi neri primari formati dopo il Big Bang può diventare un altro oggetto visto. I buchi neri sarebbero il risultato evolutivo finale delle massicce prime stelle. Se le stelle fossero in un sistema binario, allora si diventerebbe un buco nero, alimentato dal gas proveniente dal satellite e formato un disco piatto. Un disco di accrescimento visualizzerà uno spettro diverso dalla prima stella, perché passa attraverso la sostanza caustica, creando una luminosità migliorata a lunghezze d'onda più corte dalla parte più calda e più interna del disco.
Gli scienziati hanno già scelto diversi potenziali bersagli, tra cui il gruppo galattico El Gordo. Il team spera in buona fortuna e lunga ricerca (tutto il tempo, il funzionamento di James Webb).
Al di fuori di Webb
Il James Webb Space Telescope sarà un vero miracolo tecnico, ma non durerà per sempre. Ad esempio, Hubble è in orbita dal 1990 ed è stato servito dagli astronauti 5 volte. Si prevede che Webb si trovi a una distanza di 1,5 milioni di km dalla Terra e che il termine del lavoro sia inizialmente calcolato per 5-10 anni (può raggiungere fino a 15). Tuttavia, la manutenzione non è fornita.
Pertanto, si prevede di creare un nuovo telescopio su una cima alta e asciutta dell'Osservatorio di Las Campanas (Cile). Questo posto è l'ideale per la sorveglianza IR. Nel 2026, il GMT (Giant Magellan Telescope) avrà una superficie di raccolta della luce di 24,5 metri, creata da 7 specchi individuali. A un certo punto, questi telescopi funzioneranno insieme, quindi gli scienziati pianificano di sfruttare al massimo tutte le opportunità per trovare le prime stelle.
