Vesmír v éře reionizace. Kredit: Paul Geil & Simon Mutch/The University of Melbourne.

Stejně jako každý mnohobuněčný živočich nebo rostlina, ani náš vesmír není stále stejný. Naopak, po celou dobu své existence se vyvíjí, i když pro nás, kteří se vezeme uvnitř, to není úplně snadné pozorovat. Na počátku vesmíru panovaly podstatně jiné podmínky než dnes. Podle týmu japonských odborníků, který vedl Masaki Kiyuna z Kyoto University, mohla komplexní fyzika mladého vesmíru vést ke vzniku první generace hvězd, které byly naprosto gigantické, s hmotou až 100 tisíc Sluncí.

Vesmírný teleskop Jamese Webba. Kredit: NASA.

Vesmíru tehdy bylo pár set milionů let. Stále nemáme žádné přímá pozorování tehdejších hvězd. Vědci se proto uchylují k důmyslným počítačovým simulacím, které pomáhají odhadnout, jak asi vypadaly prvotní hvězdy. Právě jejich velikost je již nějakou dobu ohniskem vášnivých sporů. Nejprve se odhady pohybovaly kolem hmotnosti několika set Sluncí. Další simulace naznačovaly, že by první hvězdy měly mít v podstatě dnešní běžnou hmotnost.

Logo. Kredit: Kyoto University.

Kiyuna s kolegy si rovněž projeli simulace vzniku prvotních hvězd a dospěli k velmi překvapivému závěru se supermasivními hvězdami. Jejich simulace přitom úzce souvisejí s fenoménem chladné akrece (cold accretion). Jde o to, že při vzniku obrovských hvězd muselo dojít k rychlému zhroucení velkého množství kosmického materiálu. Jenomže to je zároveň problém, protože takové extrémní hroucení materiálu ho obvykle také pořádně zahřívá. Ale teplejší materiál vzdoruje dalšímu hroucení. Aby byl vznik supermasivních hvězd vůbec možný, bylo by nutné toto teplo rychle a účinně odvádět.

Dřívější simulace období vzniku prvních hvězd ukázaly, že se ve vesmíru objevovaly shluky husté hmoty, které se rychle ochlazovaly vyzařováním energie. Tyto simulace ale neměly dostatečně velké rozlišení na to, aby bylo zřetelné, jak se budou vyvíjet dál. Právě na to se zaměřili japonští badatelé.

Nové simulace prozradily, že mohlo docházet k tomu, že se střetávaly veliké proudy chladné a husté hmoty s centry zmíněných shluků, v nichž rotovaly nezměrné akreční disky. Tyto srážky rozvlnily okolní hmotu rázovými vlnami, které rychle destabilizovaly okolní kosmický plyn a prach a následně došlo ke kolapsu celých velkých shluků hmoty.

Některé z těchto shluků mohly mít hmotnost až 100 tisíc Sluncí. Při tomto průběhu kolapsu nebylo po ruce nic, co by mohlo zabránit úplnému zhroucení hmoty do podoby hvězdného monstra, tedy supermasivní hvězdy. Astronomové zatím nevědí, zda se podobný scénář opravdu odehrál. Vkládají velké naděje do pozorování Vesmírného dalekohledu Jamese Webba, který by snad mohl najít hmatatelnější doklady o prvotních hvězdách a jejich velikosti.

Literatura

Universe Today 2. 2. 2023.