Galaktyczna Gromada Abell 2744 znajduje się w odległości 3,5 miliarda lat świetlnych od nas i ma pojemność ponad 400 galaktyk. Połączona grawitacja wszystkich galaktyk powoduje, że gromada funkcjonuje jako soczewka, przez którą naukowcy mają nadzieję zobaczyć powstanie pierwszych gwiazd.
Około 200-400 milionów lat po Wielkim Wybuchu pojawiły się pierwsze gwiazdy. Ze względu na ich oddalenie, pozostają niedostępne dla obserwatora Ziemi, ale wszystko może się zmienić w 2020 r. Po uruchomieniu teleskopu kosmicznego NASA, Jamesa Webba.
Pierwsze gwiazdy są ważne dla naukowców, ponieważ są w stanie przekazać cenne informacje o właściwościach wczesnego Wszechświata. Można by zrozumieć, czy gwiazdy binarne były powszechne, czy tylko pojedyncze. A także, ile ciężkich pierwiastków chemicznych zostało stworzonych przez pierwsze pokolenie i jak powstały.
Lupa grawitacyjna
Pierwszy krok opiera się na czułości podczerwonej teleskopu Jamesa Webba. Pierwszymi gwiazdami były duże, gorące i emitowane promienie UV. Ale są tak daleko, że uniwersalna rozdzielczość przesunęła swój szczyt z UV na znacznie dłuższe długości fal IR.
Drugim krokiem jest użycie połączonej grawitacji pośredniego skupiska galaktycznego jako soczewki, która skupi się i zwiększy światło gwiazd pierwszej generacji. Typowe soczewkowanie grawitacyjne może zwiększyć światło o 10–20 razy, ale to nie wystarczy. Dla Webba wzrost powinien być ponad 10 000 razy. Aby osiągnąć taki wzrost, gromady będą wymagać tranzytów - specjalnych linii, gdzie światło gwiazd znacznie wzrasta w ciągu kilku tygodni, podczas gdy galaktyczna gromada dryfuje między Ziemią a gwiazdą.
Good luck game
Jak prawdopodobne jest to wyrównanie? Astronomowie twierdzą, że szanse są bardzo małe. Ponadto każda substancja kaustyczna jest asymetryczna, co prowadzi do gwałtownego wzrostu, jeśli gwiazda zbliża się z jednej strony, ale znacznie bardziej niejasna, jeśli z drugiej. To znaczy, w zależności od strony, gwiazda będzie jaśniejsza przez kilka godzin lub miesięcy. Po szczycie jasności zniknie ponownie.
Kluczową cechą pierwszych gwiazd jest to, że powstały one z mieszaniny wodoru i helu wczesnego Wszechświata bez ciężkich pierwiastków chemicznych, takich jak węgiel, tlen, żelazo i złoto.
Naukowcy pokazują gwiazdy na podstawie temperatury i jasności na wykresie. Większość jest wzdłuż głównej sekwencji. Słońce (poniżej, po prawej) ma długość życia 6,4 miliarda lat. Pierwsza generacja jest rozgrzana do czerwoności i rośnie do wybuchu supernowej za kilka milionów lat
Dysk akrecyjny wokół pierwotnych czarnych dziur powstałych po Wielkim Wybuchu może stać się innym widocznym obiektem. Czarne dziury byłyby ostatecznym wynikiem ewolucji masywnych pierwszych gwiazd. Gdyby gwiazdy znajdowały się w układzie podwójnym, wówczas stałby się czarną dziurą zasilaną gazem z satelity i utworzyłby płaski dysk. Dysk akrecyjny będzie wyświetlał inne widmo niż pierwsza gwiazda, ponieważ przechodzi przez żrący, tworząc lepszą jasność przy krótszych długościach fal od gorącej, najbardziej wewnętrznej części dysku.
Naukowcy wybrali już kilka potencjalnych celów, wśród których jest galaktyczny klaster El Gordo. Zespół ma nadzieję na szczęście i długie poszukiwania (cały czas funkcjonowanie Jamesa Webba).
Outside of Webb
Kosmiczny teleskop Jamesa Webba będzie prawdziwym cudem technicznym, ale nie będzie trwał wiecznie. Na przykład, Hubble był na orbicie od 1990 roku i był obsługiwany przez astronautów 5 razy. Webb ma znajdować się w odległości 1,5 miliona kilometrów od Ziemi, a czas pracy jest początkowo obliczany na 5-10 lat (może osiągnąć nawet 15). Konserwacja nie jest jednak zapewniona.
Dlatego planuje się stworzenie nowego teleskopu na wysokim i suchym szczycie Obserwatorium Las Campanas (Chile). To miejsce jest idealne do nadzoru IR. W 2026 roku GMT (Giant Magellan Telescope) będzie miał powierzchnię zbierającą światło 24,5 metra, utworzoną z 7 pojedynczych luster. W pewnym okresie te teleskopy będą działać razem, więc naukowcy planują wykorzystać wszystkie możliwości znalezienia pierwszych gwiazd.
