Kopš astronomi saprata, ka Visums atrodas pastāvīgā izplešanās stāvoklī un ka masveida eksplozija, iespējams, to visu sāka pirms 13,8 miljardiem gadu (Lielais sprādziens), ir bijuši neatrisināti jautājumi par to, kad un kā izveidojās pirmās zvaigznes. Balstoties uz NASA Vilkinsona mikroviļņu anizotropijas zondes (WMAP) un līdzīgu misiju apkopotajiem datiem, domājams, ka tas noticis apmēram 100 miljonus gadu pēc Lielā sprādziena.
Liela daļa detaļu, kā šis sarežģītais process darbojās, joprojām ir noslēpums. Tomēr jaunie pierādījumi, ko savāca Maksa Planka astronomijas institūta pētnieku vadīta komanda, norāda, ka pirmajām zvaigznēm ir jābūt izveidojušās diezgan ātri. Izmantojot datus no Magelanas teleskopiem Las Kampanas observatorijā, komanda novēroja gāzes mākoni, kur zvaigžņu veidošanās notika tikai 850 miljonus gadu pēc Lielā sprādziena.
Pētījums, kurā aprakstīti viņu atklājumi, kas nesen parādījās Astrofiziskais žurnāls, vadīja Eduardo Bañados. Toreizējais Kārnegi zinātnes institūta loceklis Banados un viņa kolēģi novēroja gāzes mākoni, veicot papildu novērojumus aptaujā, kurā piedalījās 15 visattālākie zināmie kvazāri.
Šo aptauju bija sagatavojusi Chiara Mazzucchelli, Eiropas Dienvidu observatorijas (ESO) astronome un pētījuma līdzautore savas Ph.D. pētījumi Maksa Planka astronomijas institūtā. Pārbaudot īpaši viena kvazāra spektru (P183 + 05), viņi atzīmēja, ka tam ir dažas diezgan savdabīgas iezīmes.
Izmantojot Kārnegi institūcijas 6,5 metrus garos Magelāna teleskopus Las Campanas observatorijā Čīlē, Banados un viņa kolēģi atzina spektrālās iezīmes tam, kas viņi bija: blakus esošajam gāzes mākonim, kuru apgaismoja kvazārs. Spektri viņiem arī pastāstīja, cik tālu gāzes mākonis atrodas no Zemes - vairāk nekā 13 miljardu gaismas gadu attālumā -, padarot to par vienu no vistālākajiem, ko jebkad ir novērojuši un identificējuši astronomi.
Turklāt viņi atrada spektrus, kas liecināja par nelielu daudzumu elementu klātbūtni, piemēram, oglekļa, skābekļa, dzelzs un magnija - ķīmiski apzīmēti kā “metāli”, jo tie ir smagāki par hēliju. Šādi elementi tika izveidoti agrīnā Visuma laikā, kad pirmās zvaigžņu paaudzes (pazīstamas arī kā “III populācija”) pēc dzīves ilguma beigām izlaida tās kosmosā un eksplodēja kā supernovas.
Kā sacīja Maikls Raučs, Kārnegi zinātnes institūta astronoms un jaunā pētījuma līdzautors:
"Pēc tam, kad mēs bijām pārliecināti, ka [8] miljoniem gadu pēc Lielā sprādziena mēs skatāmies uz tādu senatnīgu gāzi, mēs sākām domāt, vai šī sistēma joprojām var saglabāt ķīmiskos parakstus, ko radījusi pati pirmā zvaigžņu paaudze."
Pirmās zvaigznes paaudzes atrašana jau sen ir bijusi astronomu mērķis, jo tā ļautu pilnīgāk izprast Visuma vēsturi. Laikam ejot, elementiem, kas ir smagāki par ūdeņradi, bija galvenā loma zvaigžņu veidošanā, kur viela savstarpējas pievilcības dēļ salīp kopā un pēc tam piedzīvo gravitācijas sabrukumu.
Tā kā tiek uzskatīts, ka pēc Lielā sprādziena Visumā eksistēja tikai ūdeņradis un hēlijs, pirmās zvaigznes paaudzei nebija šo ķīmisko elementu - tas padara tos atšķirīgus no katras nākamās paaudzes. Tāpēc bija pārsteidzoši atzīmēt šo elementu relatīvo pārpilnību tik agrīnā gāzes mākonī, kas faktiski bija salīdzināms ar to, ko astronomi šodien redz starpgalaktiskos gāzes mākoņos.
Šie novērojumi rada lielu izaicinājumu tradicionālajām teorijām par to, kā veidojās pirmās zvaigznes Visumā. Būtībā tas norāda, ka zvaigžņu veidošanās ir jāsāk daudz agrāk, lai iegūtu šos ķīmiskos elementus. Balstoties uz pētījumiem, kas saistīti ar Ia tipa supernovām, tiek lēsts, ka sprādzieni, kas nepieciešami, lai iegūtu šos metālus ar novēroto daudzumu, notiktu apmēram 1 miljarda gadu laikā.
Īsāk sakot, zinātnieki, iespējams, bija pametuši apmēram vienu paaudzi, kad runa bija par pirmo zvaigžņu piedzimšanu, kas nozīmē, ka, iespējams, kādreiz apkārt bija kādi visuma agrākie mūži. Tas faktiski nozīmē, ka pirmajām zvaigznēm vajadzēja diezgan ātri veidoties no pirmatnējās ūdeņraža un hēlija zupas, kas bija agrīnais Visums. Šim atradumam varētu būt nopietna ietekme uz kosmiskās evolūcijas teorijām.
Kā sacīja Bañados, tagad mērķis ir to apstiprināt, atrodot papildu gāzes mākoņus, kuriem ir līdzīga ķīmiskā koncentrācija:
“Ir aizraujoši, ka tik agrīnā Visuma vēstures vēsturē mēs varam izmērīt metāliskumu un ķīmisko daudzumu, bet, ja mēs vēlamies identificēt pirmo zvaigžņu parakstus, mums tie jāpārbauda vēl agrāk kosmiskajā vēsturē. Esmu optimistiski noskaņots, ka mēs atradīsim vēl attālākus gāzes mākoņus, kas mums varētu palīdzēt saprast, kā dzimušas pirmās zvaigznes. ”
Relativitāte mums saka, ka telpa un laiks ir vienas un tās pašas realitātes izpausmes. Ergo, skatoties tālāk uz Visumu, mēs meklējam arī tālāku laiku. To darot, astronomi ir spējuši pielāgot savus kosmoloģiskos modeļus un idejas par to, kā un kad viss sākās. Zinot, ka Visuma pirmo zvaigžņu izcelsme varētu būt vēl senāka; Nu, tā ir tikai daļa no mācīšanās līknes!
