A kozmikus sötét korszak a vizsgálatok utolsó nagy rejtélyei közé tartozik, hiszen itt zajlott le a legkorábbi csillagok és galaxisok létrejötte. A legtöbb elmélet szerint az első csillagok mintegy a Nagy Bumm után 100 és 400 millió év között jelentek meg. Még a Hubble és a JWST optikája sem képes részletesen megörökíteni ezeket a távoli, korai objektumokat.
Tartalomjegyzék
Az MEGATRON projekt egy nemzetközi kutatócsoport által összefogott cosmológiai szimulációs sorozat, amely a korai Univerzum komplex folyamatait célozza meg egy koherens keretben. A modell magában foglalja a sugárzást, a kémiai fejlődést és a galaxisok kialakulását, és lehetővé teszi, hogy összekapcsoljuk a korai időszak megfigyeléseit a csillagászati fosszília lenyomataival a Tejútrendszerben.
A kutatók olyan részletes, a kezdetek utáni feltételekhez igazított modellrendszert hoztak létre, amely a tiszta gázból kiindulva ötvözi a Population III csillagok keletkezését, az általuk kibocsátott erős sugárzást és a szupernóva robbanásait, amelyek nehéz elemekkel dúsították a környezetet. Ezek az elemek a következő generációk csillagainak és galaxisainak anyagát is gazdagítják.
Az ősi univerzum kutatásának kerete
A szimulációk a Nagy Bumm utáni időkre vezetnek vissza, ahol a világűrben még csak tiszta hidrogén és hélium létezett. Beépítették a Population III csillagok születését és ezek erőteljes sugárzását, valamint szupernóva-robbanásaik hatását, amelyek a környezetet új elemekkel látták el. Ezek az elemek a későbbi generációk csillagainak és galaxisainak fejlődésében játszanak szerepet.
Az eredeti cél az volt, hogy a Webb távcső által megfigyelt fiatal galaxisok és a mi galaxisunkban megtalálható régi csillagok kémiai nyomait egyaránt értelmezni tudják egyetlen fizikai keretben. A kutatók szerint a MEGATRON összeköti ezeket a különböző adathalmazokat, amelyáltal lehetővé válik a kétféle megfigyelés egymáshoz igazítása.
A kutatók a kezdeti feltételeket úgy állították be, mintha a világűrban akkoriban csak tiszta gáz létezne, majd a Population III csillagok megjelenésével és szüleikkel hozzájáruló sugárzás hatásával, valamint a szuprnova robbanásokkal járó kémiai fejlődés alakulna ki. Ennek révén meghatározó szerepe van az elemeknek a későbbi galaxisok felépítésében.
Az eredmények jelentősége a megfigyelések összekapcsolásában
Az eredmények azt mutatják, hogy a fény és a gáz kölcsönhatásának pontos ábrázolása elengedhetetlen ahhoz, hogy Webb egyre korábbi galaxisokra vonatkozó megfigyeléseit összekapcsoljuk a régi csillagok kémiai lenyomataival. Ez a kapcsolat kulcsfontosságú a világ elemeinek eredetének megértéséhez, hiszen az elemeket a csillagok hozták létre és juttatták környezetükbe.
A kutatók rámutatnak, hogy a korábbi, egyszerűbb modellek gyakran alábecsülték az IGM gázára gyakorolt sugárzási hatást és a kémiai folyamatok összetettségét. A nagy felbontás lehetővé tette olyan gázstruktúrák feltérképezését, amelyeket a korábbi megközelítések nem tudtak megoldani, és ennek köszönhetően a MEGATRON segíti az aktuális és jövőbeli megfigyelésekhez fűzött előrejelzések pontosítását.
Dr. Rey hangsúlyozta, hogy a szén, az oxigén, a vas és sok más elem keletkezése a csillagokban történik. Annak érdekében, hogy megértsük ezeknek az elemeknek az eredetét, szükség van arra, hogy feltárjuk az első csillagok formationálódását és az általuk környezetükbe juttatott anyag összetételének változását. A MEGATRON lehetővé teszi, hogy közvetlenül teszteljük ezeket az elképzeléseket a JWST megfigyeléseivel és a régi csillagokban megőrződött kémiai lenyomatokkal összevetve.
A jövő kilátásai és a következő lépések
A kutatók a MEGATRON következő generációját fejlesztik annak érdekében, hogy még jobban összekapcsolják az elméleti modelleket a Webb megfigyeléseivel. A cél az, hogy a korai idők galaxisainak részletes képeit és azok kémiai történetét jobban tükrözze a valóság.
A projektet eddig mintegy 40 millió processzorórára terhelték a brit nemzeti szuperszámítógépeken, ami lehetővé teszi a magasabb felbontású szimulációkat és a teljesebb fizikai modellek alkalmazását. A kutatók reményei szerint ezáltal pontosabb előrejelzések készíthetők a Webb és a jövőbeli megfigyelésekhez.
Dr. Rey összegző megjegyzése szerint a MEGATRON közös fizikai keretet ad a JWST első galaxisainak megfigyeléseihez és a csillagászati fosszilis lenyomatokhoz. Ezek a kiegészítő adatok együtt tesztelhetik a korai csillagokra vonatkozó különböző modelleket, és így jobban megérthetjük, honnan származnak az elemek és hogyan épült fel a jelenlegi Univerzum.
© : NASA/ESA/CSA/STScI
Forrás: Universetoday.com
