Տիեզերքի վաղ փուլում աստղերը 10,000 անգամ մեծ էին Արեգակից․ ինչո՞ւ այլևս նման աստղեր չեն ձևավորվում

Տիեզերքի առաջին աստղերը, հնարավոր է, որ ավելի քան 10,000 անգամ մեծ զանգված են ունել, քան արևի զանգվածն է, այսինքն՝ մոտ 1000 անգամ ավելի մեծ, քան այսօր գոյություն ունեցող ամենամեծ աստղերն են, այս մասին ասվում է նոր ուսումնասիրությունում, որը հրապարակվել է arXiv-ում։

Հետազոտողները պարզել են, որ տիեզերքը իր վաղ փուլում շատ ավելի էկզոտիկ վայր է եղել՝ լի մեգահսկա աստղերով, որոնք «ապրում» էին արագ և «մահանում» շատ երիտասարդ: Իսկ այդ հսկաների մահից հետո առկա պայմանները երբեք նպաստավոր չէին դրանց ձևավորման հարմար:

Տիեզերական մութ ժամանակաշրջան

Ավելի քան 13 միլիարդ տարի առաջ՝ Մեծ պայթյունից շատ չանցած, տիեզերքը աստղեր չուներ: Տիեզերքում չկար ոչինչ, միայն չեզոք տաք գազ, որը գրեթե ամբողջությամբ կազմված էր ջրածնից և հելիումից։ Հարյուր միլիոնավոր տարիների ընթացքում, սակայն, այդ չեզոք գազն սկսել է կուտակվել նյութի ավելի ու ավելի խիտ գնդերի մեջ։ Այս ժամանակաշրջանը հայտնի է որպես Տիեզերական մութ դարեր։

Ժամանակակից տիեզերքում նյութի խիտ գնդիկներն արագ փլուզվում են՝ ձևավորելով աստղեր: Բայց դա պայմանավորված է նրանով, որ ժամանակակից տիեզերքն ունի մի բան, որը չկար վաղ տիեզերքի ժամանակ․ շատ տարրեր, որոնք ավելի ծանր են, քան ջրածինը և հելիումը: Ինչպես տեղեկացնում է Space.com-ը, այս տարրերը շատ արդյունավետ կերպով են ճառագայթում էներգիան: Սա խիտ կուտակումներին թույլ է տալիս շատ արագ փոքրանալ՝ հասնելով բավական բարձր խտության, որպեսզի առաջացնեն միջուկային սինթեզ՝ պրոցես, որն էներգիա է տալիս աստղերին՝ ավելի թեթև տարրերը ավելի ծանր տարրերի մեջ միավորելով:

Բայց ավելի ծանր տարրեր ստանալու միակ ճանապարհը միջուկային սինթեզի նույն գործընթացն է: Ձևավորվելով, միաձուլվելով և մահանալով՝ աստղերի մի քանի սերունդներ հարստացրել են տիեզերքը և այն բերել-հասցրել այսօրվա վիճակին։ Առանց ջերմությունն արագ արձակելու ունակության, աստղերի առաջին սերունդը ստիպված էր ձևավորվել շատ տարբեր և շատ ավելի բարդ պայմաններում:

Սառը հոսքերը

Առաջին աստղերի հետ կապված այս գլուխկոտրուկը հասկանալու համար աստղաֆիզիկոսների թիմը դիմել է մութ դարերի ժամանակաշրջանի համակարգչային բարդ սիմուլյացիաների օգնությանը։ Իրենց բացահայտումները նրանք հրապարակել են այս տարվա հունվարինն։ Նոր ուսումնասիրությունում ներկայացված են տիեզերաբանական բոլոր սովորական բաղադրիչները՝ մութ նյութ, որն օգնում է գալակտիկաների աճին, չեզոք գազի էվոլյուցիան և կուտակումը, և ճառագայթումը, որը կարող է սառեցնել և երբեմն տաքացնել գազը: Բայց նրանց ուսումնասիրությունը ներառում է մի բան, որը պակասում էր այլ հետազոտություններում՝ սառը հոսքեր՝ սառած նյութի արագ շարժվող հոսքեր, որոնք հարվածում են արդեն ձևավորված կառույցներին:

Հետազոտողները պարզել են, որ առաջին աստղերի առաջացմանը նախորդել է բարդ բնույթի փոխազդեցությունների շրջան: Չեզոք գազը սկսել է հավաքվել և կուտակվել: Ջրածինը և հելիումը մի փոքր ջերմություն են արտանետել, ինչը թույլ է տվել, որպեսզի չեզոք գազի կուտակումները դանդաղորեն հասնեն ավելի բարձր խտության:

Սակայն բարձր խտության կուտակումները շատ են տաքացել՝ առաջացնելով ճառագայթում, որը քայքայել է չեզոք գազը և թույլ չի տվել, որպեսզի այն մասնատվի շատ ավելի փոքր կուտակումների: Դա նշանակում է, որ աստղերը, որոնք պատրաստված են այս կուտակումներից, կարող են աներևակայելի մեծ դառնալ:

Գերզանգվածային աստղեր

Ճառագայթման և չեզոք գազի միջև այս փոխազդեցությունները հանգեցրել են չեզոք գազի զանգվածային ավազանների ձևավորմանը, ինչը հիմք է դրել առաջին գալակտիկաների առաջացմանը: Այս նախագալակտիկաների խորքում գազը ձևավորել է արագ պտտվող ակրեցիոն սկավառակներ՝ նյութի արագ հոսող օղակներ, որոնք ձևավորվում են զանգվածային օբյեկտների շուրջը, ներառյալ ժամանակակից տիեզերքի սև խոռոչները։

Այդ ընթացքում նախագալակտիկաների արտաքին եզրերին սառը գազ էր թափվում: Գազի ամենասառը, ամենազանգվածային հոսքերը թափանցում էին նախագալակտիկաների մեջ և հասնում մինչև ակրեցիոն սկավառակներին, բախվում դրանց՝ արագորեն ավելացնելով դրանց զանգվածը և խտությունը մինչև կրիտիկական շեմ և դրանով իսկ նպաստելով առաջին աստղերին ստեղծմանը։

Այդ աստղերը սովորական ջերմամիջուկային սինթեզի ֆաբրիկաներ չէին: Դրանք չեզոք գազի հսկա կուտակումներ էին, որոնք միաժամանակ գործի էին դնում իրենց ջերմամիջուկային միջուկները՝ շրջանցելով փուլը, որտեղ դրանք մասնատվում էին փոքր կտորների: Ստացված աստղային զանգվածը հսկայական էր:  

Այդ առաջին աստղերը աներևակայելի պայծառ էին և չափազանց կարճ կյանք ունեին՝ մեկ միլիոն տարուց պակաս (ժամանակակից տիեզերքի աստղերը կարող են ապրել միլիարդավոր տարիներ): Այնուհետև դրանք մահանում էին գերնոր աստղերի կատաղի պայթյունների հետևանքով:

Այդ պայթյունները տարածում էին ներքին սինթեզի ռեակցիաների արտադրանքները՝ ջրածնից և հելիումից ավելի ծանր տարրեր, որոնք այնուհետև պետք է հիմք դնեին աստղերի ձևավորման հաջորդ փուլին: Բայց այժմ աղտոտված լինելով ավելի ծանր տարրերով՝ գործընթացը չի կարող կրկնվել, և այդ հսկա աստղերն այլևս երբեք չեն հայտնվի տիեզերքում։