Kita perlu bercakap mengenai zaman kegelapan. Tidak bukanmereka zaman kegelapan setelah kejatuhan Empayar Rom barat. Dan kita perlu membincangkan mengenai fajar kosmik: kelahiran bintang-bintang pertama itu, zaman penuh gejolak yang sepenuhnya membentuk wajah kosmos ke bentuknya yang moden.
Bintang-bintang pertama mungkin sama sekali tidak seperti apa yang kita lihat di alam semesta sekarang. Dan sekiranya kita bernasib baik, kita mungkin akan melihatnya buat pertama kalinya.
Mula-mula kita perlu membuat sedikit misteri.
Kita semua tahu sekarang bagaimana lubang hitam menjadi kenyataan. Sebuah bintang gergasi, di suatu tempat di sebelah utara delapan kali jisim matahari kita, menjalani kehidupannya yang singkat tetapi boleh diramalkan, menyatukan hidrogen menjadi helium. Kemudian kehabisan hidrogen dan mula menyatu helium. Kemudian kehabisan helium dan mula membakar barang-barang yang lebih berat, menuju ke meja berkala sehingga mencecah besi. Besi menyatu menghisap tenaga dan bukannya membebaskan tenaga, sehingga tidak ada yang dapat menghentikan keruntuhan bintang yang mengerikan. Segala-galanya dihimpit sedikit, dan sekarang anda mempunyai lubang hitam.
Lama-kelamaan lubang hitam itu dapat memenuhi dan memakan lubang hitam yang lain, atau hanya menyusu pada bahan interstellar di sekitarnya, semakin meningkat sepanjang masa. Memandangkan masa dan makanan yang mencukupi, lubang hitam dapat membengkak menjadi raksasa - gergasi supermasif. Makhluk-makhluk ini bersembunyi di hati galaksi, dan mudah menimbang timbangan dengan jutaan kali ganda lebih besar daripada jumlah matahari kita.
Bahan baru terus jatuh - hanya kerana lubang hitam raksasa tidak bermaksud rasa laparnya - dan ketika gas jatuh ke dalam lubang hitam yang ternganga, ia memampatkan dan memanas, bersinar lebih terang daripada nilai galaksi bintang. Objek ini mempunyai beberapa nama - quasar, blazar, inti galaksi aktif - tetapi semuanya bermaksud perkara yang sama: lubang hitam gergasi adalahmemberi makan.
Itu semua baik dan bagus dan sedikit menakutkan, tetapi inilah masalahnya. Kita melihat quasar di alam semesta yang sangat jauh, yang bermaksud kita melihat quasar di alam semesta yang sangat jauhmuda alam semesta, ketika itu belum berusia satu bilion tahun (ya, itu masih muda untuk alam semesta). Dan proses yang saya jelaskan di atas (membentuk bintang besar, membiarkannya hidup dan mati, membuat lubang hitam, membiarkannya memakan bahagian yang besar) memerlukan lebih lama daripada satu bilion tahun.
Bagaimana alam semesta kita menghasilkan lubang hitam raksasa dengan begitu cepat?
Sekiranya laluan biasa-> lubang hitam-> quasar nampaknya tidak berfungsi di alam semesta awal, sudah waktunya untuk mempertimbangkan alternatif. Jalan pintas. Laluan yang lebih cepat untuk mewujudkan lubang hitam besar yang dituntut oleh pemerhatian kita. Dan cara terpantas untuk membuat lubang hitam supermasif adalah bermula dengan bintang supermasif.
Bagaimana supermasif? Bagaimana dengan 100,000 jisim solar, cukup besar untuk anda?
Bintang seperti itu tidak ada di alam semesta masa kini. Sekiranya anda cuba menjejalkan semua itubarang dalam jumlah yang cukup padat untuk mengubahnya menjadi bintang, interaksi dan ketidakstabilan akan memecahnya seperti adunan kue yang hancur di tangan anda, membentuk banyak bintang biasa dan bukannya satu monster. Inilah sebabnya mengapa kami berpendapat bahawa bintang lebih dari 100 jisim suria, walaupun mungkin, sangat jarang berlaku hari ini.
Tetapi era Cosmic Dawn adalah masa yang berbeza. Untuk satu, unsur-unsur berat belum ada - penempaan nuklear sudah lama tidak beroperasi untuk mencemarkan saluran air antara bintang. Sinaran dari unsur-unsur tambahan itu adalah kaedah terbaik untuk menyejukkan awan gas dan memicu pemecahannya menjadi potongan yang lebih kecil. Kedua, kosmos muda dibanjiri dengan sinaran ultraviolet bertenaga tinggi dari kelahiran bintang-bintang lain yang lebih kecil secara tiba-tiba. Sinaran ini memecah hidrogen molekul, jalan utama lain untuk menyejukkan dan memecah awan gas gergasi.
Jadi sementara sekali lagi jarang berlaku, keadaan mungkin tepat pada akhir zaman kegelapan kosmik untuk membentuk bintang raksasa dan bahkan supergiant: bahan yang cukup dapat mengalir ke dalam volume yang cukup kecil tanpa berpisah, melahirkan bintang besar.
Bintang-bintang raksasa ini akan menyebabkan kehidupan pendek dan runtuh secara langsung untuk membentuk lubang hitam besar, memotong jalan biasa untuk membuat quasar.
Ini terdengar seperti idea yang bagus, tetapi dalam sains idea yang hebat perlu mengemukakan bukti sebelum kita dapat mula mempercayainya. Dalam kes ini, adalah sangat berguna untuk memotret salah satu bintang raksasa ini sebelum ini mereka berubah menjadi lubang hitam dan kemudian menjadi quasar.
Itu sukar, kerana usia ketika bintang-bintang ini hidup dan mati jauh dari kita. Dan bintang-bintang itu, walaupun masih gergasi dengan standard bintang, sangat kecil, menjadikannya lebih sukar untuk dilihat pada jarak yang sangat jauh ini.
Tetapi untuk sekali kita mungkin mendapat rehat bertuah. Simulasi terbaru dari bintang-bintang pelik ini menunjukkan bahawa mereka sangat mengagumkan, mempunyai suhu permukaan sekitar 6,000-8000 Kelvin, memberikan permukaan mereka cahaya merah yang kuat. Dan kerana jumlahnya yang luar biasa, mereka sangat terang, penuh dengan cahaya pada intensiti sepuluh bilion matahari. Kombinasi kecerahan dan kemerahan yang mendalam ini bermaksud bahawa ia berpotensi terlihat dalam panjang gelombang inframerah untuk beberapa misi yang akan datang.
Misi seperti Teleskop Angkasa James Webb, instrumen yang direka khusus untuk memburu bintang pertama. Sekiranya bintang-bintang luar biasa wujud di era yang sudah lama berlalu itu, dan jika ada di antara mereka yang cukup beruntung dapat bertahan ke era di mana saudara-saudaranya sudah mulai berubah menjadi lubang hitam raksasa, meletakkannya hanya sedikit lebih dekat, ada kemungkinan kita dapat secara langsung ambil gambar mereka.
Apa pemandangannya.
Baca lebih lanjut: "Mengenai Bintang Primordial Supermasif"
