Kainatın erkən dövrünü anlamaq, kosmos elminin əsas məqsədlərindən biridir. Böyük Partlayışdan sonra həddindən artıq qızmış plazmadan strukturlaşmış kosmosa keçid necə baş verdi? Bu sualın cavabı, ilk ulduzların, yəni Populyasiya III ulduzlarının yaranmasında gizlidir. Lakin bu dövrü birbaşa müşahidə etmək mümkün deyil. Yeni tədqiqatlar isə superkompüter simulyasiyaları vasitəsilə bu dövrün qapılarını açmağa çalışır.

Tayvanda yerləşən Sinika Astronomiya və Astrofizika İnstitutundan Ke-Jung Chen və onun həmkarları, GIZMO adlı simulyasiya kodu və IllustrisTNG layihəsindən əldə olunan məlumatlarla kainatın ilk ulduzlarının yaranma şəraitini modelləşdiriblər. Bu araşdırma "Primordial Ulduz Yaradıcı Buludlarda Sürətli Turbulensiyanın Yaranması" adlı məqalə şəklində "The Astrophysical Journal Letters"də dərc olunub.

Tədqiqat kainatın "Qaranlıq Dövr" adlanan dövrünə aiddir. Bu dövr Böyük Partlayışdan təxminən 370 min il sonra başlayıb və ilk Populyasiya III ulduzlarının yaranması ilə sona çatıb. Bu zaman kainat şəffaf olub, amma işıq mənbələri olmadığı üçün tam qaranlıq idi. Elm adamları bu dövrdə qaranlıq maddənin ilk "mini halolarının" necə çökməsi və ulduzların yaranması üçün struktur yaratmasını öyrənməyə çalışırlar.

Simulyasiya zamanı tədqiqatçılar 1,05 × 10⁷ Günəş kütləsi olan bir mini halo ilə işə başlayıblar. IllustrisTNG məlumatlarının həlli qabiliyyəti, "hissəciklərin bölünməsi" texnikası ilə 10⁵ dəfə artırılıb. Bu, qazın hərəkətini çox kiçik miqyaslarda izləməyə imkan verib. Simulyasiya göstərib ki, qaz mini halonun cazibə quyusuna yüksək sürətlə axır və burada sıx bulud əmələ gətirir. Qazın hərəkəti səs sürətindən beş dəfə yüksək olub və bu, "sürətli turbulensiya" yaradıb. Maraqlıdır ki, bu turbulensiya ulduz yaranmasını pozmaq əvəzinə, onu təşviq edib. Nəticədə, 8 Günəş kütləsi olan bir ulduzun yaranması ehtimalı üzə çıxıb.

Tədqiqatın digər maraqlı nəticəsi, Populyasiya III ulduzlarının əvvəllər düşünüldüyü qədər kütləvi olmaması ilə bağlıdır. Əvvəlki nəzəriyyələrə görə, bu ulduzlar 80-260 Günəş kütləsi arasında olub, "cüt-sabitlik supernovası" (pair-instability supernova) kimi partlayışlarla ölüblər. Lakin bu tip supernovaların kimyəvi izləri müasir dövrün ən qədim ulduzlarında müşahidə olunmayıb. Yeni simulyasiyalar göstərir ki, Populyasiya III ulduzları daha az kütləli olub və nadir hallarda supernova kimi partlayıblar.

Bu tədqiqat kainatın ilk dövrlərində baş verən prosesləri anlamaq üçün mühüm addımdır. Ke-Jung Chen bildirib ki, "bu simulyasiya, böyük miqyaslı kosmik struktur yaranmasını ulduz doğumunu idarə edən mikroskopik proseslərlə əlaqələndirmək baxımından irəliləyişdir. Turbulensiyanın rolunu üzə çıxarmaqla, kosmik şəfəqin necə başladığını anlamağa bir addım daha yaxınlaşdıq."

Bu cür yüksək dəqiqlikli simulyasiyalar, kainatın erkən dövrlərini öyrənmək üçün yeni imkanlar yaradır və nəzəri modellərin yenilənməsi zərurətini ortaya qoyur.