Esta nueva investigación aparece en el último número de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. .

Durante las primeras etapas del universo, después del Big Bang solo existían hidrógeno y helio, y aún no habían surgido elementos cruciales para el sustento de la vida, como el carbono y el oxígeno. Aproximadamente 200 millones de años después, comenzaron a formarse las primeras estrellas, conocidas como estrellas de Población III (Pop III).

Estas estrellas iniciaron la producción de elementos más pesados ​​mediante la quema nuclear en sus núcleos. Cuando estas estrellas llegaron al final de sus ciclos de vida, algunas se convirtieron en supernovas, creando poderosas explosiones que dispersaron elementos recién sintetizados en el universo primitivo, convirtiéndose en la base de la vida.

El tipo de supernova que se produce depende de la masa de la primera estrella en el momento de su desaparición, lo que da lugar a diferentes patrones de abundancia química. Las observaciones de estrellas extremadamente pobres en metales (EMP), formadas después de las primeras estrellas y sus supernovas, han sido cruciales para estimar la masa típica de las primeras estrellas. Desde el punto de vista de la observación, la abundancia elemental de las estrellas EMP sugiere que las primeras estrellas tenían masas que oscilaban entre 12 y 60 masas solares.

Sin embargo, simulaciones cosmológicas anteriores propusieron una función de masa muy pesada y ampliamente distribuida para las primeras estrellas, que oscilaba entre 50 y 1.000 masas solares. Esta importante discrepancia masiva entre simulaciones y observaciones ha dejado perplejos a los astrofísicos durante más de una década.

Ching-Yao Tang y Ke-Jung Chen utilizaron la poderosa supercomputadora del Laboratorio Nacional de Berkeley para crear las primeras simulaciones hidrodinámicas en 3D de alta resolución del mundo de nubes turbulentas de formación de estrellas para las primeras estrellas. Sus resultados indican que la turbulencia supersónica fragmenta efectivamente las nubes de formación estelar en varios grupos, cada uno con núcleos densos que oscilan entre 22 y 175 masas solares, destinados a formar las primeras estrellas con masas de entre 8 y 58 masas solares, lo que concuerda bien con la observación. .

Además, si la turbulencia es débil o no se resuelve en las simulaciones, los investigadores pueden reproducir resultados similares de simulaciones anteriores. Este resultado destaca en primer lugar la importancia de la turbulencia en la formación de las primeras estrellas y ofrece una vía prometedora para disminuir la escala de masa teórica de las primeras estrellas. Concilia con éxito la discrepancia de masa entre simulaciones y observaciones, proporcionando una base teórica sólida para la primera formación estelar.