All’‘Istituto di Astronomia e Astrofisica dell’Academia Sinica (ASIAA) hanno fatto progressi sostanziali nella decodifica della massa alla nascita delle prime stelle. Hanno utilizzato il potente supercomputer del Berkeley National Lab per creare le prime simulazioni idrodinamiche 3D ad alta risoluzione al mondo di nubi turbolente di formazione stellare per le prime stelle. Questa nuova scoperta è riportata nell’ultimo numero di Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

 

 

Durante le prime fasi dell’universo, dopo il Big Bang esistevano solo idrogeno ed elio, e gli elementi cruciali che sostengono la vita come il carbonio e l’ossigeno dovevano ancora emergere.

Circa 200 milioni di anni dopo, le prime stelle, conosciute come stelle di Popolazione III (Pop III), iniziarono a formarsi.

Ora, nessuna di quelle stelle esiste più, quindi non abbiamo modo tramite osservazioni di capire come fossero.

Queste stelle hanno iniziato la produzione di elementi più pesanti attraverso la combustione nucleare nei loro nuclei.

Quando queste stelle raggiunsero la fine del loro ciclo vitale, alcune diventarono supernove, potenti esplosioni che dispersero gli elementi appena sintetizzati nell’universo primordiale, diventando la base per la vita.

Il tipo di supernova che si verifica dipende dalla massa della stella, con conseguenti diversi modelli di abbondanza chimica.

Le osservazioni di stelle estremamente povere di metalli (EMP), formate dopo le prime stelle e le loro supernove, sono state cruciali per stimare la massa tipica delle prime stelle.

Dal punto di vista osservativo, l’abbondanza elementare di stelle EMP suggerisce che le prime stelle avessero masse comprese tra 12 e 60 masse solari

Tuttavia, precedenti simulazioni cosmologiche proponevano una funzione di massa pesante e ampiamente distribuita per le prime stelle, che andava da 50 a 1000 masse solari.

Questa significativa discrepanza di massa tra simulazioni e osservazioni ha lasciato perplessi gli astrofisici per oltre un decennio.

Ching-Yao Tang e Ke-Jung Chen hanno fatto progressi sostanziali nella decodifica della massa alla nascita delle prime stelle.

Hanno utilizzato il potente supercomputer del Berkeley National Lab per creare le prime simulazioni idrodinamiche 3D ad alta risoluzione al mondo di nubi turbolente di formazione stellare per le prime stelle.

I loro risultati indicano che la turbolenza supersonica frammenta efficacemente le nubi di formazione stellare in diversi grumi, ciascuno con nuclei densi che vanno da 22 a 175 masse solari, destinati a formare le prime stelle di masse ~ da 8 a 58 masse solari che concordano bene con l’osservazione.

Inoltre, se la turbolenza è debole o irrisolta nelle simulazioni, queste possono riprodurre risultati simili a quelli delle simulazioni precedenti.

Questo risultato evidenzia innanzitutto l’importanza della turbolenza nella formazione delle prime stelle e offre un percorso promettente per ridurre la scala di massa teorica delle prime stelle.

Riconcilia con successo la discrepanza di massa tra simulazioni e osservazioni, fornendo una solida base teorica per la prima formazione stellare.

 

Immagine: ASIAA/ Ke-Jung Chen