War es die Abkühlung des Universums? Naiverweise würde ich erwarten, dass die Verringerung der Dichte der Sternentstehung entgegenwirkt.
Wir können die Sterne der Population III nicht direkt beobachten, daher basiert unser Wissen über sie auf Computermodellen. Die Modellierung zeigt, dass das Hauptproblem darin besteht, die kollabierenden Wasserstoffwolken ausreichend abzukühlen, um dicht zu werden.
Es mag etwas seltsam erscheinen, dass die Wolken abkühlen müssen, denn schließlich wollen wir, dass der sich bildende Stern heiß genug wird, damit die Fusion beginnen kann. Das Problem ist, dass wir massive (viel massivere als ein einzelner Stern) Gaswolken brauchen, um dicht genug zu werden, damit die Sternentstehung beginnen kann. Dafür brauchen wir einen Weg, wie die kollabierende Wolke Energie abgeben kann, aber Wasserstoffatome sind darin nicht sehr gut, und das frühe Universum bestand hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium mit nur Spuren von schwereren Atomen.
In den heutigen Gaswolken ist die Abkühlung hauptsächlich auf Moleküle und schwerere Elemente zurückzuführen. Der Mechanismus besteht darin, dass Kollisionen Rotations-, Schwingungs- und elektronische Zustände anregen und diese durch Emission von Photonen zerfallen. Das Endergebnis besteht darin, die kinetische Energie (dh Wärme) der Wolke abzustrahlen.
Im frühen Universum konnte das nicht passieren, weil es keine Moleküle oder schweren Elemente gab. Eine lokalisierte Kühlung wurde erst möglich, als die Durchschnittstemperatur niedrig genug wurde, damit sich Wasserstoffmoleküle bilden konnten. Sobald sich Wasserstoffmoleküle zu einem signifikanten Niveau aufgebaut haben, könnten sie damit beginnen, kinetische Energie in Photonen umzuwandeln, damit sie abgestrahlt werden können.
Und das legte den Zeitrahmen für die erste Sternentstehung fest. Die Durchschnittstemperatur musste so weit sinken, dass sich Wasserstoffmoleküle bilden konnten.
Eubie Drew