Die ersten Sterne in unserem Universum wurden oft paarweise geboren, was das Fehlen von Riesen unter ihnen erklären könnte, was die Theorie vorhersagt.
Zumindest sind dies die Ergebnisse einer aktuellen Computersimulation. Und wenn in einer Gas- und Staubwolke nicht einer, sondern zwei Sterne gleichzeitig entstehen, sollten sie logischerweise kleiner ausfallen. Dies erklärt perfekt die Tatsache, dass bisher sehr große Sterne, die theoretisch zu Beginn der Existenz des Universums hätten erscheinen sollen, noch nicht entdeckt wurden.
Tatsächlich ist nicht viel über die ersten Sternengenerationen bekannt. Im Prinzip sollten wir sie mit Hilfe der leistungsstärksten Teleskope und Detektoren sehen, die die entferntesten Bereiche des Universums untersuchen, deren Licht 10 Milliarden Jahre und länger kommt. Aber bisher steht den Wissenschaftlern noch keine ausreichend perfekte Ausrüstung zur Verfügung. Stellen Sie sich vor, wie schwach das Licht des Sterns sein muss, von dem es so lange gereist ist!
Aber wir haben Computer und theoretische Modelle, die mit ziemlich akzeptabler Zuverlässigkeit in der Lage sind, das zu entdecken, was der direkten Beobachtung nicht zugänglich ist. Simulationen zeigen also, dass die Sterne der 3. Generation sehr groß gewesen sein müssen, 30- bis 300-mal größer als die Sonne. Zum Vergleich: Unter den Sternen unserer Galaxie ist die Sonne etwas größer als der Durchschnitt. Im Durchschnitt wiegen moderne Sterne in der Milchstraße 0,8 Sonnenmassen.
Aber bisher haben alle Computersimulationen, die Wissenschaftler durchgeführt haben, nur das Erscheinen einzelner Sterne ergeben. Und erst kürzlich hat es eine solche Arbeit ermöglicht, ein Doppelsternsystem zu „erschaffen“. „Die gleichzeitige Entstehung mehrerer Sterne“, sagt einer der Autoren der Arbeit Matthew Tark (Matthew Turk), „wurde als möglicher Mechanismus angesehen, der dem Erscheinen der ersten Sterne des Universums zugrunde liegt. Aber erst jetzt war es möglich, diesen Prozess unter realistischen Bedingungen zu demonstrieren.“
Tark und seine Kollegen betrachteten die Bedingungen, die etwa 20 Millionen Jahre nach dem Urknall im Universum herrschten, als es fast zu 100 % nur aus leichten Elementen, Wasserstoff und Helium bestand. Die Wissenschaftler betrachteten 5 Alternativen, bei denen die anfängliche Verteilung der Gase unterschiedlich war, und „beobachteten“, was in den nächsten 170 Millionen Jahren geschah (natürlich virtuell). Diese Zeit reichte den Gravitationskräften aus, um aus dem allmählich abkühlenden Gas dichtere Strukturen zu bilden, die in Zukunft die Kerne neuer Sterne werden.
Zur Freude der Forscher bildete die Gaswolke bei einer der 5 Optionen gleich 2 "Keime" zukünftiger Sterne. Sie wurden durch die interne Rotation der Materie in der Wolke getrennt, und als die „Samen“dichter wurden, bildeten Wasserstoffatome Moleküle, die das Gas zusätzlich kühlten und zu einer weiteren Zunahme der Dichte beitrugen. Wie weit verbreitet dieser Prozess während der Entstehung der ersten Sternengenerationen war, ist noch unklar. Laut Tark könnten es 5 bis 50 % aller Fälle sein – was bedeutet, dass es viele Star-Paare gab.
Wenn dem so ist, dann erklärt dies vollständig die Widersprüchlichkeit zwischen den Ergebnissen einiger Berechnungen über die modernen Nachkommen dieser Sterne - und echten Beobachtungen. Tatsache ist, dass nach denselben Computersimulationen seltene Riesen in Generation III hätten erscheinen sollen. Sie sind so groß, dass sie in ungewöhnlichen Supernova-Explosionen hätten zerfallen müssen.
In der Tat, wenn ein Stern eine Masse von 140 bis 260 Sonnenmassen hat, schaffen die kolossale Temperatur und der Druck in seinem Inneren Bedingungen für die Umwandlung von Energie in Teilchenpaare - Elektronen und ihre "Antipoden", Positronen. Ein solcher Vorgang sollte zu einem Druckabfall und einer Erhöhung der Instabilität des Sterns führen, wodurch er unter seinem eigenen Gewicht zusammenbrechen und die dadurch angeregte thermonukleare Reaktion den Stern in Stücke sprengen sollte. Nach Berechnungen von Wissenschaftlern führt ein solcher Prozess zu einer charakteristischen Verteilung schwererer Elemente, die während einer thermonuklearen Explosion von leichteren Elementen auftreten. Die Theorie zeigt, dass es viel mehr Elemente mit einer geraden Protonenzahl im Kern geben wird (zB Nickel) als Elemente mit einer ungeraden.
All dies sind ziemlich schöne und ziemlich fundierte Berechnungen - aber die Beobachtung der ältesten Sterne unserer Galaxie, die direkte Nachkommen derselben (theoretisch vorhergesagten) Riesen sind und die die von ihnen geschaffenen Atome enth alten sollten, Wissenschaftler habe keine Bestätigung dafür gefunden.
Dies lässt sich durch den Prozess der Geburt eines Sternenpaares erklären, simuliert von Matthew Tark und seiner Gruppe. Wenn Gaswolkenmaterial verwendet wird, um nicht einen, sondern zwei Sterne zu bilden, werden beide am Ende viel weniger massereich – und keiner von ihnen wird genug Gewicht gewinnen, um alle oben beschriebenen Stadien zu durchlaufen. Dementsprechend wird es bei ihren Nachkommen keine Dominanz von "geraden" Elementen geben.
Beachte, dass, wenn es unter den ersten Generationen von Sternen viele Doppelsterne gäbe, sie im Laufe der Zeit unweigerlich beschleunigen und sich einander nähern und sich umeinander drehen müssten. Gleichzeitig müssen sie einen Teil der Energie in Form von Gravitationswellen abgeben – von Einstein vorhergesagte, aber noch nicht entdeckte Störungen der Raumzeit. Dieselben Wellen sollen auch durch "Unregelmäßigkeiten" auf der Oberfläche von Neutronensternen entstehen. Lesen Sie mehr über diese erstaunlichen Objekte im Star Mountains-Post.
