Astronóm Volker Blum používa superpočítač na vytvorenie obrazu prvej hviezdy, ktorá sa kedy vo vesmíre sformovala. Do superpočítačov dokážeme vložiť všetky fyzikálne zákony od základných princípov. Môžeme nastaviť počiatočné podmienky, pretože počiatočné podmienky sú to, čo tu vidíme. Nechýbajú žiadne časti – máme všetky fyzikálne zákony, ktoré popisujú správanie týchto základných zložiek. V tomto bode nastavíme počítač a potom ho necháme pracovať.
Nemožný výpočet
Rozsah výpočtu sa zdá byť nemožný – modelovať správanie obrovských oblakov prvotného vodíkového plynu, bilióny vodíkových atómov, jednu interakciu za druhou, a položiť otázku: Vytvoria hviezdu?
„Najprv by ste si mohli myslieť, že je to beznádejné. Ako vzniknú hviezdy z tohto? Ale čo naozaj začne pôsobiť, je gravitačná sila. Gravitačná sila má nekonečný dosah – siaha cez rozsiahle oblasti vesmíru, milióny svetelných rokov. Gravitačná sila je v istom zmysle veľmi trpezlivá.“
Úloha gravitácie
Drobné fluktuácie, ktoré zostali po Veľkom tresku, spôsobili, že niektoré oblasti boli mierne hustejšie než iné, čo umožnilo gravitácii vykonať svoju mágiu. Gravitácia by veľmi, veľmi pomaly zhromažďovala hmotu. V určitých oblastiach vesmíru by sa hustota prvotnej hmoty stala väčšou než v ostatných častiach.
Potom by sa počas miliónov rokov priťahovalo čoraz viac materiálu. Nakoniec by gravitácia pritiahla takú obrovskú zbierku atómov tak neuveriteľne blízko k sebe pod takým extrémnym tlakom, že by mohla spustiť jadrovú fúziu a mohla by sa zrodiť hviezda.
Rovnováha síl
Ale aj keď gravitácia priťahuje atómy plynu bližšie k sebe, existuje aj iná sila, ktorá sa ich snaží odtlačiť od seba. Tento proces nastáva, keď stláčame plyn – ten sa zahrieva, a v určitom bode teplo vytvorí náhodný pohyb, ktorý v podstate zabráni gravitácii ďalej zhusťovať plyn.
Čím viac gravitácia tlačí dovnútra, tým viac sa plyn zahrieva a tlačí von. Je to pat situácia. Dôležitou otázkou je, či sa tento prvotný plyn dokáže zbaviť tepla.
Kľúčový proces ochladzovania
To, čo prevážilo misky váh v prospech gravitácie, bolo niekoľko náhodných stretnutí medzi atómami vodíka. Veľmi zriedkavo sa stane niečo dramatické – dva atómy vodíka sa stretnú a vytvoria molekulu vodíka. A čo je kľúčové, takáto dvojica dokáže absorbovať malé množstvo tepla spôsobom, akým to samostatný atóm nedokáže.
„Toto je kľúčový proces pre celý koniec kozmických temných vekov. Plyn sa môže ochladiť, gravitácia môže prevziať kontrolu a nakoniec vytvoriť podmienky, ktoré sú také extrémne z hľadiska teploty a hustoty, že môžu spustiť jadrovú fúziu a nakoniec z tohto materiálu vytvoriť hviezdy.“
Zrodenie prvej hviezdy
Prvá hviezda sa zrodí. Prvé svetlo vesmíru je vytvorené. Plyn sa milióny rokov zrúcal do stredu systému a teraz prvýkrát v kozmickej histórii vidíme moment prvého svetla – moment, keď sa formuje prvá hviezda.
Po 100 miliónoch rokov takto konečne skončili temné veky.
Obrovské prvé hviezdy
Prvé hviezdy boli obry – 100-krát alebo viac hmotnejšie než naše Slnko. To má dramatické dôsledky, pretože masívne hviezdy majú veľmi odlišný život, oveľa násilnejší život, než je ten, ktorý má nízkohmotnostná hviezda ako naše Slnko.
Boli by 20-krát horúcejšie, žiarili by ultrafialovo-modro, 10 miliónov krát jasnejšie než Slnko.
Prvé svetlo vo vesmíre
Blumov superpočítač nám dal obraz prvých hviezd, ktoré kedy žiarili v temnote vesmíru. Ten jeden obraz, ktorý naozaj zachytáva tento metafyzický moment prvého svetla, by bol ako tento záber zo superpočítača, ktorý ukazuje úplne prvú hviezdu. Je to realistický obraz prvého svetla z prvej hviezdy v histórii.
Ukážme to na konci kozmických temných vekov, pretože vtedy sa to stalo. Ukazuje to moment, keď z nepreniknuteľnej hmly temných vekov konečne svitlo svetlo vesmíru.
Rýchly rozvoj hviezd
Čoskoro po vzniku prvej hviezdy sa o niekoľko miliónov rokov neskôr sformovala ďalšia hviezda niekde inde, a potom sa proces zrýchlil. Po 100 miliónoch rokov temnoty sa naprieč vesmírom rozsvecovali svetlá.
„Rástlo to exponenciálne, veľmi rýchlo. V priebehu desiatok miliónov rokov bolo vo vesmíre množstvo hviezd.“ Toto bola éra, ktorú toľko astronómov hľadalo – kozmický úsvit.
Kozmický úsvit
Kozmický úsvit by bol úchvatný. Z temnoty sa formovali nové galaxie. Tento vek osvietenia bol veľmi dynamickým obdobím.
Tieto veľké pece začali koviť užitočnejšie zložky vesmíru. Zrazu to začalo byť zaujímavé. Prvýkrát sa vytvárajú nové prvky. Berú vodík, premenia ho na hélium, hélium sa kombinuje na vytvorenie uhlíka, a pokračuje to k kyslíku a kremičitanom.
Hlboko vo svojich jadrách začali prvé obrovské hviezdy transformáciu hmoty, produkujúc ťažké prvky nevyhnutné pre život.
Obrázky: AI, Zdroj informácii: www.sciencechannel.com