Με τους υπολογιστές, οι αστρονόμοι δείχνουν την προβλεπόμενη διανομή σημερινής ημέρας των αόριστων πρώτων αστεριών

Ο αστρονόμος χρησιμοποιεί προσομοιώσεις σε ισχυρούς υπολογιστές για να μελετήσει την προβλεπόμενη σημερινή κατανομή των αόριστων πρώτων αστεριών, γνωστών ως αστέρες του πληθυσμού III. Αυτά τα αστέρια πιστεύεται ότι είναι τα πρώτα που σχηματίζονται στο πρώιμο σύμπαν, λίγο μετά το Big Bang, και πιστεύεται ότι ήταν πολύ μαζικές και βραχύβια. Λόγω της εξαιρετικά απομακρυσμένης ύπαρξής τους και των περιορισμών των σημερινών τεχνικών παρατήρησης, η ανίχνευση και η μελέτη των αστέγων του πληθυσμού III είναι άμεσα προκλητική. Ωστόσο, οι προσομοιώσεις υπολογιστών παρέχουν πληροφορίες για τη διαμόρφωση και τη διανομή τους.

Με την εισαγωγή διαφόρων παραμέτρων και υποθέσεων σχετικά με το πρώιμο σύμπαν, όπως η αρχική πυκνότητα της ύλης, της θερμοκρασίας και της σύνθεσης, οι αστρονόμοι μπορούν να μοντελοποιήσουν τις συνθήκες που υπήρχαν κατά τα πρώτα εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang. Αυτές οι προσομοιώσεις παρακολουθούν την εξέλιξη του σύμπαντος, συμπεριλαμβανομένου του σχηματισμού και των αλληλεπιδράσεων των σύννεφων αερίου, της γέννησης των αστεριών και του αντίκτυπου των αστρικών εκρήξεων στο περιβάλλον.

Μία από τις βασικές προβλέψεις από αυτές τις προσομοιώσεις είναι ότι τα αστέρια του πληθυσμού III που σχηματίζονται σε μικρές, πυκνές συστάδες ύλης που ονομάζονται "μίνι μισό". Αυτοί οι μίνι-μισοί ήταν οι πρόδρομοι των γαλαξιών και ενήργησαν ως οι γεννήσεις των πρώτων αστεριών. Καθώς αυτά τα αστέρια εξερράγησαν ως σουπερνόβες, απελευθέρωσαν βαριά στοιχεία στο περιβάλλον αέριο, εμπλουτίζοντάς το και ανοίγοντας το δρόμο για το σχηματισμό μεταγενέστερων γενεών αστεριών.

Οι προσομοιώσεις υποδεικνύουν επίσης ότι ο πληθυσμός III βρέθηκε κατά κύριο λόγο σε περιβάλλοντα χαμηλής μεταλλικότητας. Η μεταλλικότητα αναφέρεται στην αφθονία των στοιχείων βαρύτερα από το υδρογόνο και το ήλιο και το πρώιμο σύμπαν είχε πολύ χαμηλή μεταλλικότητα σε σύγκριση με το σημερινό σύμπαν. Καθώς τα αστέρια σχηματίστηκαν και πέθαναν, αυξάνουν σταδιακά τη συνολική μεταλλικότητα του αερίου, καθιστώντας το λιγότερο ευνοϊκό για να σχηματίσουν αστέρια του πληθυσμού III.

Με την ανάλυση των αποτελεσμάτων αυτών των προσομοιώσεων και τη σύγκρισή τους με τα δεδομένα παρατήρησης, οι αστρονόμοι αποκτούν πληροφορίες για τις ιδιότητες, τη διανομή και τον αντίκτυπο των αστέγων του πληθυσμού III στο πρώιμο σύμπαν. Αυτές οι μελέτες συμβάλλουν στην κατανόηση της κοσμικής εξέλιξης και του σχηματισμού των πρώτων γαλαξιών και αστεριών.