Znanstvenici s Odjela za fiziku Sveučilišta u Hong Kongu, pod vodstvom profesorice Jane Lixin Dai, razvili su novu metodu za detekciju prastarih zvijezda poznatih kao zvijezde Populacije III. Ove zvijezde, koje nikada nisu direktno otkrivene, mogle bi pružiti ključne uvide u porijeklo svemira. Njihovi rezultati objavljeni su u časopisu Astrophysical Journal Letters i primili su međunarodno priznanje, uključujući i istaknute komentare od Space Telescope Science Institute koji upravlja nekoliko NASA-inih teleskopa.

Nakon Velikog praska, prve zvijezde koje su se formirale uglavnom su se sastojale od vodika i helija. Te zvijezde Populacije III bitno se razlikuju od današnjih zvijezda po svojoj veličini, masi i izrazito kratkom životnom vijeku. Značajne su jer predstavljaju prve "tvornice" u kojima su se sintetizirali elementi teži od vodika i helija. Također su ključne za formiranje kasnijih generacija zvijezda i galaksija. Do sada nije bilo uvjerljivih direktnih otkrića ovih zvijezda, jer su one formirane u ranom svemiru, izuzetno su udaljene i slabo svijetle, što ih čini teško vidljivima za teleskope na Zemlji ili u svemiru.

Grupa profesorice Dai prva je otkrila novu metodu za detekciju ovih prastarih zvijezda. Predložili su da zvijezda Populacije III može biti razdijeljena na dijelove plimnom silom ukoliko se nađe u blizini masivne crne rupe. Tijekom takvog plimnog događaja razaranja, crna rupa konzumira ostatke zvijezde i proizvodi vrlo sjajne bljeskove. Ovi bljeskovi su dovoljno svijetli da putuju milijardama svjetlosnih godina i dosegnu nas danas. Ključno je da jedinstveni potpisi ovih bljeskova mogu pomoći u identifikaciji Populacije III zvijezda i pružiti uvide u njihova svojstva.

"Kada energetski foton putuje iz vrlo udaljenih područja, vremenski okvir bljeska bit će rastegnut zbog širenja svemira", objasnila je profesorica Dai. "Zanimljivo je da ne samo vremenski okviri bljeskova postaju duži, već se mijenja i njihova valna duljina. Optičko i ultraljubičasto svjetlo koje emitira TDE pretvara se u infracrvene emisije kada dosegne Zemlju", dodala je dr. Rudrani Kar Chowdhury, postdoktorandica na odjelu za fiziku na HKU i prva autorica rada.

Otkriće postaje još zanimljivije s obzirom na to da dva vodeća NASA-ina projekta, nedavno lansirani svemirski teleskop James Webb (JWST) i nadolazeći svemirski teleskop Nancy Grace Roman (Roman), imaju sposobnost promatranja takvih infracrvenih emisija na velikim udaljenostima. Profesorica Priya Natarajan s Odjela za astronomiju i fiziku na Sveučilištu Yale, koautorica rada, napomenula je: "Jedinstvene sposobnosti teleskopa Roman, koje uključuju mogućnost promatranja velikih područja neba i dubokog uvida u ranu povijest svemira, čine ga obećavajućim instrumentom za otkrivanje ovih plimnih bljeskova Populacije III, što bi moglo dovesti do posrednog otkrića Populacije III zvijezda." Janet Chang, doktorandica na odjelu za fiziku na HKU i suautorica rada, dodala je: "Očekujemo da će Roman svake godine moći detektirati desetke takvih događaja, ako se primijeni odgovarajuća strategija promatranja." Ova otkrića otvaraju mogućnosti za nove značajne identifikacije izvora i razotkrivanje tajni početka svemira.
 
Istraživanja o zvijezdama Populacije III mogu pružiti ne samo uvide u najranije faze svemira, već i bolje razumijevanje evolucije galaksija i zvijezda. Zvijezde Populacije III, kao prve zvijezde koje su se formirale, bile su esencijalne za kemijsko obogaćivanje svemira. Kroz njihovo postojanje i smrt, elementi poput ugljika, kisika i željeza, koji su ključni za razvoj kasnijih zvjezdanih generacija i život kakav poznajemo, prvi put su sintetizirani i raspršeni kroz svemir.

Ova otkrića predstavljaju temelj za daljnja istraživanja i razvoj astronomskih tehnologija. Značaj teleskopa poput JWST-a i Romana leži u njihovoj sposobnosti da pruže dublje i detaljnije pogled na kosmičke objekte i pojave koje su bile nedostižne prethodnim generacijama teleskopa. Ova tehnološka unapređenja omogućuju astronomima da izvrše preciznije i opsežnije studije svemira, što dovodi do boljeg razumijevanja kako svemir funkcioniše.

Osim toga, sposobnost detekcije infracrvenih emisija ključna je za proučavanje objekata i događaja u svemiru koji su inače skriveni zbog prašine ili drugih kosmičkih materijala koji apsorbiraju ili raspršuju vidljivo svjetlo. Ove infracrvene emisije pružaju jedinstveni uvid u hladnije i dalje objekte, čime se otvara novi prozor u promatranje ranih faza svemirskog razvoja.

Daljnji razvoj i primjena teleskopa Roman također će imati značajan utjecaj na buduće misije i mogućnosti promatranja svemira. S obzirom na svoje jedinstvene značajke, Roman bi mogao revolucionirati način na koji promatramo i razumijemo kosmičke fenomene. Takvi teleskopi će omogućiti znanstvenicima ne samo da prate i analiziraju kosmičke događaje u stvarnom vremenu, već i da predvide buduće kosmičke fenomene i trendove u svemirskim istraživanjima.

Kao što su istraživanja Sveučilišta u Hong Kongu pokazala, mogućnost da se indirektno otkriju zvijezde Populacije III kroz plimne bljeskove daje nadu da ćemo moći bolje razumjeti kako su se formirale prve galaksije i što je utjecalo na njihov razvoj. Ova nova saznanja otvaraju vrata za mnoga buduća istraživanja koja će potencijalno promijeniti naše shvaćanje svemira i njegove složene povijesti.

S ovim uvidima i tehnološkim napretkom, sljedeće desetljeće izgleda izuzetno obećavajuće za polje astrofizike i kosmičkih znanosti. Svaki novi podatak koji dobijemo o zvijezdama Populacije III i njihovom utjecaju na svemir može pružiti dragocjene informacije za daljnja istraživanja i možda čak odgovoriti na neka od najdubljih pitanja o porijeklu i evoluciji svemira.

Izvor: University of Hong Kong