En grupp astronomer från University of Texas i Austin har funnit att en teleskopidé som lades på hyllan av NASA för ett decennium sedan kan lösa ett problem som inget annat teleskop kan:det skulle kunna studera de första stjärnorna i universum. Laget, ledd av NASA Hubble-stipendiat Anna Schauer, kommer att publicera sina resultat i ett kommande nummer av The Astrophysical Journal .

"Genom astronomins historia, teleskop har blivit kraftfullare, tillåter oss att undersöka källor från successivt tidigare kosmisk tid – allt närmare Big Bang, " sa professorn och teammedlemmen Volker Bromm, en teoretiker som har studerat de första stjärnorna i decennier. "Det kommande rymdteleskopet James Webb [JWST] kommer att nå den tidpunkt då galaxer först bildades.

"Men teorin förutspår att det fanns en ännu tidigare tid, när galaxer ännu inte existerade, men där enskilda stjärnor först bildades - de svårfångade Population III-stjärnorna. Detta ögonblick av "första ljuset" är bortom kapaciteten till och med den kraftfulla JWST, och behöver istället ett "ultimativt" teleskop."

Dessa första stjärnor bildades för cirka 13 miljarder år sedan. De är unika, född ur en blandning av väte och heliumgaser, och troligen tio eller 100 gånger större än solen. Nya beräkningar av Schauer visar att en tidigare föreslagen anläggning, ett vätskespegelteleskop som skulle fungera från månens yta, kunde studera dessa stjärnor. Föreslog 2008 av ett team ledd av Roger Angel från University of Arizona, denna anläggning kallades Lunar Liquid-Mirror Telescope (LLMT).

NASA hade gjort en analys av denna föreslagna anläggning för ett decennium sedan, men beslutade att inte fortsätta projektet. Enligt Niv Drory, en senior forskare vid UT Austin's McDonald Observatory, den stödjande vetenskapen om de tidigaste stjärnorna fanns inte vid den tidpunkten. "Det här teleskopet är perfekt för det problemet, " han sa.

Det föreslagna månens vätskespegelteleskop, som Schauer har fått smeknamnet "Ultimately Large Telescope", " skulle ha en spegel 100 meter i diameter. Den skulle fungera autonomt från månens yta, tar emot ström från en solenergistation på månen, och vidarebefordra data till satellit i månens omloppsbana.

Snarare än belagt glas, teleskopets spegel skulle vara gjord av vätska, eftersom det är lättare, och därmed billigare, att transportera till månen. Teleskopets spegel skulle vara ett snurrande kärl med vätska, toppad av en metallisk — och därmed reflekterande — vätska. (Tidigare vätskespegelteleskop har använt kvicksilver.) Karet snurrade kontinuerligt, för att hålla vätskans yta i rätt paraboloidform för att fungera som en spegel.

Teleskopet skulle stå stilla, belägen inuti en krater vid månens nord- eller sydpol. För att studera de första stjärnorna, den skulle stirra på samma fläck av himlen oavbrutet, att samla så mycket ljus från dem som möjligt.

"Vi lever i ett universum av stjärnor, " sade Bromm. "Det är en nyckelfråga hur stjärnbildningen kom igång tidigt i den kosmiska historien. De första stjärnornas uppkomst markerar en avgörande övergång i universums historia, när de ursprungliga förhållanden som ställdes av Big Bang gav vika för en ständigt ökande kosmisk komplexitet, så småningom bringa liv till planeter, liv, och intelligenta varelser som vi.

"Detta ögonblick av första ljus ligger bortom kapaciteten hos nuvarande eller nära framtida teleskop. Det är därför viktigt att tänka på det 'ultimata' teleskopet, en som är kapabel att direkt observera de svårfångade första stjärnorna vid tidens utkant."

Teamet föreslår att det astronomiska samfundet återbesöker den hyllade planen för ett månvätskespegelteleskop, som ett sätt att studera dessa första stjärnor i universum.