Kunstniku mulje noorest tähest, mida ümbritseb protoplanetaarne ketas. Kui tuumasüntees süttis esimest korda meie Päikese keskses tuumas, võis meie päikesesüsteem välja näha väga sarnane. (ESO / L. CALÇADA)

Mis tunne oli siis, kui meie päikesesüsteem esimest korda moodustati?

See, mis juhtus 4,56 miljardit aastat tagasi, on kõige olulisem osa kosmilisest loost, mis meiega kunagi juhtunud on.

Kui te vaataksite meie universumit ajal, mil meie päikesesüsteem moodustus, ei näeks miski tavapärasest välja. Linnutee näib suhteliselt isoleeritud: suhteliselt väikese galaktikate rühma suuruselt teine ​​liige. Väikesed kääbusgalaktikad näeksid aeglaselt sulanduvat ja suuremad omandaksid need, nagu nad kogu universumis võiksid olla. Ja kogu Linnutee ääres paistavad juba sajad miljardid tähed, aeg-ajalt tõmbuvad gaasi tükid mööda spiraali, et käivitada uusi tähtede moodustumise laineid. Meie galaktikas on igal ajal aktiivne kümneid kuni sadu piirkondi.

Ühes neist piirkondadest, 9,2 miljardit aastat pärast Suurt Pauku, moodustusid meie Päike, planeedid ja Päikesesüsteem. Siit nägi välja, kuidas Universum tegi selle, mis meist saab.

Subaru teleskoobiga pildil olev väga noor protostar M17-SO1. See äsja moodustunud objekt on tingitud varisevast gaasipilvest ja saab kunagi täheks, kuid pole veel üks. (SUBARU / NAOJ)

Gaasipilved on kokku leppinud tähtede moodustamiseks enam kui 99% Universumi ajaloost, kuid sellised süsteemid nagu meie polnud alati võimalikud. Kulus põlvkonda tähti, kes elasid ja surid, põlesid läbi oma kütuse, läksid supernoova, puhuti nende väliskihtidest välja ja tekkisid valge kääbus-valge kääbus ja neutronitäht-neutronitähega kokkupõrked, mis täitsid meie galaktika hiljem raskete elementidega. eluvajadus.

Ainult nende toorete koostisosade olemasolul oli meie päikesesüsteemil potentsiaal meid tekitada. Kuid selleks, et saaksime eksisteerida nende omadustega, mis meil olid, pidi terve rida asju olema rivistuses.

Spiraalgalaktikad on umbes pannkoogi kujulised: neis olev gaas asub õhukeses ketas, mis on tihedam keskpunkti suunas ja vähem tihe äärelinnas. Nende pöörlemisel pöörlevad sisemised detailid mitu korda ümber välimiste osade; galaktikad pöörlevad erinevalt, mitte nagu keerlevad rekordid.

Kõige raskemad tuuled kerivad eelistatavalt keskpiirkondade poole, kergemad elemendid aga ääremaale. Meie päikesesüsteem moodustus gaasipilvest umbes poolel teel ketta serva poole, umbes 25 000 valgusaasta kaugusel keskelt, ketta keskosas, kui peaksite seda pikkuse järgi viilutama. Kui meie päikesesüsteem esmakordselt moodustus, tehti meile umbes 70% vesinikku ja 28% heeliumi ning kõigest muust ühendati ainult umbes 2%. See tähendab siiski kaugele jõudmist alates Suurest Paugust, kus kõik oli 75% vesinik, 25% heelium ja praktiliselt midagi muud.

Gaasist ja tolmust koosnev pildisammas asub Carina udukogu nime kandvas silmatorkavas tähelasteaias, mis asub 7500 valgusaasta kaugusel Carina lõunaosa tähtkujus ja mille Hubble on nähtava valguse käes kujutanud. Sisemuses moodustuvatel tähtedel on tõenäoliselt kõigil samad elementide suhted, veelgi raskemate elementidega, kui meie Päikesel on. (NASA, ESA JA HUBBLE SM4 ERO TEAM)

Enamik tähti moodustub sellistes galaktikates nagu meie - suhteliselt vaiksetes arenenud spiraalgalaktikates - siis, kui ketta gaasipilved läbivad ühte spiraalivarust. Materjal satub neisse pilvedesse, põhjustades selle keskmisest veelgi suurema tiheduse kui varem, mis võib sageli põhjustada gravitatsioonilise kokkuvarisemise. Kui kokkuvarisemine juhtub, hakkavad need gaasipilved, mis võivad Päikese massist ulatuda tuhandetest miljonitesse kordi, killustuma hulgaliselt pisikesi tükke.

Esimesed moodustuvad suurimad klombid hakkavad meelitama kõige rohkem ainet ja neist kasvavad suurimad tähed. Väiksemad tükid kasvavad aeglasemalt ja koos liituvad tükid kasvavad kiiremini. Nendes tähte moodustavates piirkondades algab rass: gravitatsiooni, tähtede moodustamiseks ja kasvamiseks töötamise ning kuumimate tähtede poolt moodustatud kiirguse vahel.

Kotkaste udukogu sisaldab tuhandeid uusi tähti, hiilgavat kesktähetükki ja erinevaid aurustuvaid gaasilisi gloobuseid, mis sisaldavad aktiivset tähekujundust ja omaette säravaid noori tähti. (NASA / ESA & HUBBLE; WIKISKY TOOL)

Aja jooksul saab selgeks, kes on suured võitjad: kõige massiivsemad tähed võivad olla kümneid või isegi sadu kordi massiivsemad kui meie Päike ja võivad kiirgust eraldada tuhandeid kuni miljoneid kordi nii helendavalt kui meie enda täht. Need on behemotid, mis hävitavad gaasi aurustamisel aktiivsed tähte moodustavad piirkonnad.

Kuid gravitatsioon on visad konkurendid. See juhib gaasi väga erinevatesse piirkondadesse. Kuigi suur, tähte moodustav udukogu võib moodustada kümneid või isegi sadu suure massiga tähti, moodustab see sadu kordi nii palju väikese massiga tähti. Kuigi kõige heledamad, kuumemad ja sinisemad tähed saavad kogu tähelepanu varakult, on nad lihtsalt kosmose skaalal välgu sähvatused. Mõne miljoni aasta pärast on nad kõik kadunud.

Üksik koletislik täht Herschel 36 paistab nii eredalt kui 200 000 Päikest, mis on ühendatud Laguuni udukogu keskmesse. Kui nähtav valgus (L) näitab gaasi ja tolmu olemasolu erinevatel temperatuuridel ning koosneb erinevatest elementidest, siis paremal asuvas infrapunavaates kuvatakse tähtede uskumatut arvukust, mis on peidetud spektri nähtava osa hägususe taha. Need udus olevad tähed pole Hubble'i poolt juurdepääsetava lainepikkusega täielikult lahendatavad, kuid sinna pääseb James Webb. Massiivne täht Herschel 36 sureb tõenäoliselt enne, kui sees olevad tähed on isegi moodustumise lõpetanud. (NASA, ESA ja STSCI)

Nad ütlevad, et kaks korda eredamalt põlev leek põleb vaid poole kauem, kuid tähtede puhul on see veelgi hullem. Täht, mis on kaks korda suurem kui teine, põleb läbi kütuse umbes kaheksa korda kiiremini. Võrreldes sellise tähega nagu meie Päike, mis võib kesta 10–12 miljardit aastat, elab täht, mis on kümneid või isegi sadu kordi massiivne, kõige rohkem paar miljonit aastat.

Kui meie varajane päikesesüsteem tõmbab endiselt ainet, kasvab ja töötab kokkuvarisemise nimel, et moodustada keskne täht, mille ümber tiirlevad planeedid, põlevad kõige massiivsemad tähed selle ümber raevukalt oma kütust läbi, lähevad supernoova ja lõpetavad tähe- moodustumine ümbritsevas keskkonnas. Universum on vägivaldne koht ja tähte moodustavad piirkonnad on ühed vägivaldseimad kohad.

Tähtede liigitussüsteem värvi ja suurusjärgu järgi on väga kasulik. Uurides meie kohalikku universumi piirkonda, leiame, et ainult 5% tähtedest on meie Päikese massist suuremad või võrdsed. See on tuhandeid kordi helendav kui tuhmim punane kääbustäht, kuid kõige massiivsemad O-tähed on miljoneid kordi helendavad kui meie Päike. (WIKIMEDIA COMMONS KIEFF / LUCASVB / E. SIEGEL)

Kuid ka meie päikesesüsteem pole just asjade madala hinnaga. Meie Päikeseks kasvav keskne ainekimbus sai alguse suuremaks, varem ja kasvas kiiremini kui suurem osa klompe, mis praegu esinevad. Kui me peaksime täna oma Päikest vaatama ja võrdlema seda kõigi teiste Universumi tähtedega, siis siin on selle kohta üllatav fakt: see on massiivsem kui 95% kõigist seal asuvatest tähtedest.

Tegelikult on kuskil 75% kuni 80% kõigist tähtedest punaste kääbustähtede (M-klassi) tähed: madalaim mass, kõige lahedam ja väikseim täheklass. Ülejäänud tähtedest on neist üle poole järgmine klass: K-klass, mis on siiski väiksem, vähem massiivne ja jahedam kui meie Päike. Aine kogus, mis kokku kogunes, et meid viia, oli massi osas keskmisest suurem ja tüüpiline ühel väga olulisel moel: olime üksi.

Tärnide moodustamise piirkonnad, nagu näiteks Orioni udukogu sisesed, nähtava valguse (L) ja infrapunavalguse (R) piirkonnad, on tüüpilised kohtadele, kus tähesüsteemid, sealhulgas üksikud tähed nagu meie, ja binaarsed, kolmekordsed ja veelgi suuremad mitme tärniga süsteemid looge. (NASA; KL LUHMAN (HARVARD-SMITHSONIAN ASTROFÜÜSIKA, CAMBRIDGE, MASS); JA G. SCHNEIDER, E. YOUNG, G. RIEKE, A. COTERA, H. CHEN, M. RIEKE, R. THOMPSON (STEWARD VAATLUS , ARIZONA ÜLIKOOL, TUCSON, ARIZ.); NASA, CR O'DELL JA SK WONG (RICE UNIVERSITY))

Enamikus suurtest tähte moodustavatest piirkondadest, mida leiame Linnutee suurustest galaktikatest, sünnib tuhandeid uusi tähti. Neist paljud seotakse mitme tärniga süsteemides kokku, samas kui umbes pooled neist kokku on üksikud tähed ilma teise tähekaaslaseta. Seda saime teada suhteliselt hiljuti, vaadates lähedasi tähti Maale tänu koostööle nimega RECONS.

Lähedalasuvate tähtede otsimiskonsortsium (RECONS) uuris kõiki tähti, mida nad võisid leida 25 parseli (umbes 81 valgusaasta) jooksul, ja avastas kokku 2 959 tähte. Neist 1533 olid ühe tärni süsteemid, kuid ülejäänud 1426 olid seotud binaarsete, trinaarsete või veelgi keerukamate süsteemidega.

Miks on meie Päike pigem ühe tähe süsteem kui mitme tähe süsteem? Puhas juhus.

See diagramm näitab ühe päikesemassiivi tähe arengut HR-diagrammil alates selle põhijärjestuse faasist kuni sulandumise lõpuni. Iga massi täht järgib erinevat kõverust, kuid gaasipilve, millest saaks meie Päike, settimine ja sulandumine võtab miljonite aastate jooksul. (WIKIMEDIA ÜHINE KASUTAJA SZCZUREQ)

Aastate pärast märkides kogunes meie päikesesüsteemiks muutunud gaasipilve killuke suuresti kesksesse klombisse. Molekulid kiirgavad soojust eemale, võimaldades sellel pilvel kasvada meie Päikeseks, samal ajal põhjustab gravitatsiooniline kokkuvarisemine samal ajal temperatuuri tõusu ja tõusu keskel. Mingil hetkel saavutatakse kriitiline künnis: temperatuur 4 miljonit K, mis on punkt, kus üksikud prootonid võivad tuumasünteesi käigus hakata sulama raskemateks elementideks.

See on hetk, kui staari peetakse ametlikult elavaks. Meie teadmisel juhtus see hetk 4,56 miljardit aastat tagasi, kui universum oli praegusest vanusest umbes 2/3. Sel hetkel tekkis meie päikesesüsteem esmakordselt.

30 protoplanetaarset ketast või propside, nagu on kujutanud Hubble Orioni udukogu. Hubble on suurepärane ressurss nende ketta allkirjade tuvastamiseks optiliselt, kuid sellel on vähe jõudu nende ketaste siseomaduste tuvastamiseks, isegi selle asukohast kosmoses. Paljud neist noortest tähtedest on alles hiljuti prootähtede faasist lahkunud. (NASA / ESA JA L. RICCI (ESO))

Viimase paari aasta jooksul oleme lõpuks suutnud jälgida päikesesüsteeme neis väga varajastes kujunemisjärkudes, leides gaasi, tolmu varjatud kesktähti ja proto-tähti ning nendes lünkadega protoplanetaarseid kettaid. Need on seemned sellest, millest saavad hiiglaslikud ja kivised planeedid, mis viivad täielikult sisse lülitatud päikesesüsteemideni nagu meie oma. Ehkki suurem osa moodustavatest tähtedest - sealhulgas väga tõenäoliselt ka meie omad - on moodustunud tuhandete teiste keskel massilistesse täheparvedesse, on mõned üksikud kõrvalnähud, mis moodustuvad suhteliselt isoleeritult.

20 uut protoplanetaarset ketast, mille kujutiseks on ketta alamstruktuurid koostöös kõrgnurkse eraldusvõimega projektiga (DSHARP), näitab, millised näevad välja uued moodustuvad planeedisüsteemid. (SM ANDREWS ET AL. JA DSHARPI KOOSTÖÖ, ARXIV: 1812.04040)

Ehkki Universumi ajalugu võib meid hiljem eraldada kõigist meie tähe- ja planeedi-õdedest-vendadest udust, mille nad moodustasid miljardeid aastaid tagasi, hajutades nad üle galaktika, jääb meie ühine ajalugu alles. Kui leiame tähe, millel on umbes sama vanus ja raskete elementide arv kui meie Päikesel, ei saa me imestada: kas see on üks meie kaua kadunud õdesid-vendi? Galaktika on neid tõenäoliselt täis.

Lisateave selle kohta, milline oli universum siis, kui:

  • Mis tunne oli, kui universum oli täis?
  • Mis tunne see oli, kui Suur Pauk alguse sai?
  • Mis tunne oli, kui universum oli kõige kuumem?
  • Mis tunne oli siis, kui universum lõi kõigepealt rohkem ainet kui antimaterjali?
  • Mis tunne oli, kui Higgs andis massi Universumile?
  • Mis tunne oli, kui me esimest korda prootoneid ja neutroneid tegime?
  • Mis tunne oli, kui kaotasime viimase oma antimaterjali?
  • Mis tunne oli, kui universum tegi oma esimesed elemendid?
  • Mis tunne oli siis, kui universum tegi esimest korda aatomeid?
  • Mis tunne oli, kui universumis polnud tähti?
  • Mis tunne oli, kui esimesed tähed hakkasid universumit valgustama?
  • Mis tunne oli, kui esimesed tähed surid?
  • Mis tunne oli, kui Universum tegi oma teise tähepõlvkonna?
  • Mis tunne oli, kui universum tegi esimesed galaktikad?
  • Mis tunne oli, kui tähevalgus murdis esmakordselt läbi Universumi neutraalsed aatomid?
  • Mis tunne see oli, kui moodustusid esimesed supermassiivsed mustad augud?
  • Mis tunne oli siis, kui elu universumis esimest korda võimalikuks sai?
  • Mis tunne oli, kui galaktikad moodustasid kõige rohkem tähti?
  • Mis tunne oli siis, kui moodustusid esimesed elamiskõlblikud planeedid?
  • Mis tunne oli, kui kosmiline veeb sai kuju?
  • Mis tunne oli, kui Linnutee kuju võttis?
  • Mis tunne oli, kui tume energia võttis esimest korda universumi üle?

Starts With A Bang on nüüd Forbesil ja tänu meie Patreoni toetajatele uuesti keskkonnas avaldatud. Ethan on kirjutanud kaks raamatut "Beyond The Galaxy" ja "Treknology: The Star of Treki teadus Tricordersist Warp Drive'i".