Questa nuova ricerca è riportata nell'ultimo numero del Monthly Notice of the Royal Astronomical Society .

Durante le prime fasi dell’universo, dopo il Big Bang esistevano solo idrogeno ed elio, e elementi cruciali per il sostentamento della vita come il carbonio e l’ossigeno dovevano ancora emergere. Circa 200 milioni di anni dopo, iniziarono a formarsi le prime stelle, conosciute come stelle di Popolazione III (Pop III).

Queste stelle hanno avviato 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, creando potenti esplosioni che dispersero gli elementi appena sintetizzati nell'universo primordiale, diventando il fondamento della vita.

Il tipo di supernova che si forma dipende dalla massa della prima stella al momento della sua scomparsa, con conseguenti diversi modelli di abbondanza chimica. Le osservazioni di stelle estremamente povere di metalli (EMP), formatesi dopo le prime stelle e le loro supernove, sono state cruciali per stimare la massa tipica delle prime stelle. Osservazioni, l'abbondanza elementare delle stelle EMP suggerisce che le prime stelle avevano masse comprese tra 12 e 60 masse solari.

Tuttavia, precedenti simulazioni cosmologiche proponevano una funzione di massa molto pesante e ampiamente distribuita per le prime stelle, che variava da 50 a 1.000 masse solari. Questa significativa discrepanza di massa tra simulazioni e osservazioni ha lasciato perplessi gli astrofisici per più di un decennio.

Ching-Yao Tang e Ke-Jung Chen 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 effettivamente le nubi di formazione stellare in diversi ammassi, ciascuno con nuclei densi che vanno da 22 a 175 masse solari, destinati a formare le prime stelle di masse da circa 8 a 58 masse solari che concordano bene con l'osservazione. .

Inoltre, se la turbolenza è debole o non risolta nelle simulazioni, i ricercatori possono riprodurre risultati simili da simulazioni precedenti. Questo risultato evidenzia innanzitutto l’importanza della turbolenza nella prima formazione stellare 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.