Για μας μορφές ζωής με βάση τον άνθρακα, ο άνθρακας είναι ένα αρκετά σημαντικό μέρος της χημικής σύνθεσης του Σύμπαντος. Πόσο αργότερα; Σε ένα εκπληκτικό εύρημα, οι επιστήμονες έχουν εντοπίσει τον άνθρακα πολύ νωρίτερα στην ιστορία του Σύμπαντος από ό, τι πιστεύαμε προηγουμένως.
Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Ehime και το Πανεπιστήμιο του Κιότο ανέφεραν την ανίχνευση γραμμών εκπομπής άνθρακα στον πιο μακρινό γνωστό ραδιο γαλαξία. Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε το Faint Object Camera and Spectrograph (FOCAS) στο Subaru Telescope για να παρατηρήσει τον ραδιο γαλαξία TN J0924-2201. Όταν η ερευνητική ομάδα διερεύνησε την ανιχνευμένη γραμμή άνθρακα, διαπίστωσαν ότι σημαντικές ποσότητες άνθρακα υπήρχαν λιγότερο από ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά το Big Bang.
Πώς συμβάλλει αυτό το εύρημα στην κατανόησή μας για τη χημική εξέλιξη του σύμπαντος και τις δυνατότητες για τη ζωή;
Για να κατανοήσουμε τη χημική εξέλιξη του σύμπαντός μας, μπορούμε να ξεκινήσουμε με το Big Bang. Σύμφωνα με τη θεωρία του Big Bang, το σύμπαν μας δημιουργήθηκε πριν από περίπου 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια. Ως επί το πλείστον, υπήρχαν μόνο υδρογόνο και ήλιο (και ένα ψεκασμό λιθίου).
Λοιπόν, πώς καταλήγουμε με τα πάντα πέρα από τα πρώτα τρία στοιχεία στον περιοδικό πίνακα;
Με απλά λόγια, μπορούμε να ευχαριστήσουμε τις προηγούμενες γενιές των αστεριών. Δύο μέθοδοι νουκλεοσύνθεσης (δημιουργία στοιχείων) στο σύμπαν είναι μέσω πυρηνικής σύντηξης μέσα σε αστρικούς πυρήνες και οι σουπερνόβες που σηματοδότησαν το τέλος πολλών αστεριών στο σύμπαν μας.
Με την πάροδο του χρόνου, μέσω της γέννησης και του θανάτου πολλών γενεών αστεριών, το σύμπαν μας έγινε λιγότερο «φτωχό σε μέταλλο» (Σημείωση: πολλοί αστρονόμοι αναφέρονται σε οτιδήποτε πέρα από το υδρογόνο και το ήλιο ως μέταλλα "). Καθώς οι προηγούμενες γενιές αστεριών εξαφανίστηκαν, εμπλούτισαν άλλες περιοχές του χώρου, επιτρέποντας στις μελλοντικές περιοχές που σχηματίζουν αστέρια να έχουν τις απαραίτητες συνθήκες για να σχηματίσουν αντικείμενα χωρίς αστέρια, όπως πλανήτες, αστεροειδείς και κομήτες. Πιστεύεται ότι με την κατανόηση του πώς το σύμπαν δημιούργησε βαρύτερα στοιχεία, οι ερευνητές θα έχουν καλύτερη κατανόηση του πώς εξελίχθηκε το σύμπαν, καθώς και των πηγών της χημείας μας με βάση τον άνθρακα.
Πώς λοιπόν μελετούν οι αστρονόμοι τη χημική εξέλιξη του σύμπαντος μας;
Μετρώντας τη μεταλλικότητα (αφθονία στοιχείων πέρα από το υδρογόνο στον περιοδικό πίνακα) αστρονομικών αντικειμένων σε διάφορες ερυθρές μετατοπίσεις, οι ερευνητές μπορούν ουσιαστικά να ρίξουν μια ματιά στην ιστορία του σύμπαντός μας. Όταν μελετήθηκαν, οι ερυθρά γαλαξίες δείχνουν μήκη κύματος που έχουν τεντωθεί (και κοκκινίσει, εξ ου και ο όρος redshift) λόγω της επέκτασης του σύμπαντός μας. Οι γαλαξίες με υψηλότερη τιμή μετατόπισης (γνωστό ως «z») είναι πιο απομακρυσμένοι στο χρόνο και στο χώρο και παρέχουν στους ερευνητές πληροφορίες σχετικά με τη μεταλλικότητα του πρώιμου σύμπαντος. Πολλοί πρώτοι γαλαξίες μελετώνται στο ραδιο τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, καθώς και υπέρυθρες και οπτικές.
Η ερευνητική ομάδα από το Πανεπιστήμιο του Κιότο ξεκίνησε να μελετήσει τη μεταλλικότητα ενός ραδιο γαλαξία με υψηλότερη μετατόπιση από τις προηγούμενες μελέτες. Στις προηγούμενες μελέτες τους, τα ευρήματά τους έδειξαν ότι η κύρια εποχή της αυξημένης μεταλλικότητας συνέβη σε υψηλότερες μετατοπίσεις, δείχνοντας έτσι το σύμπαν «εμπλουτίστηκε» πολύ νωρίτερα από ό, τι πιστεύεται προηγουμένως. Με βάση τα προηγούμενα ευρήματα, η ομάδα αποφάσισε στη συνέχεια να επικεντρώσει τις μελέτες τους στον γαλαξία TN J0924-2201 - τον πιο μακρινό ραδιο γαλαξία που είναι γνωστός με μια κόκκινη μετατόπιση z = 5.19.
Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε το όργανο FOCAS στο Τηλεσκόπιο Subaru για να αποκτήσει ένα οπτικό φάσμα του γαλαξία TN J0924-2201. Κατά τη μελέτη του TN J0924-2201, η ομάδα εντόπισε, για πρώτη φορά, μια γραμμή εκπομπών άνθρακα (βλ. Παραπάνω). Με βάση την ανίχνευση της γραμμής εκπομπών άνθρακα, η ομάδα ανακάλυψε ότι το TN J0924-2201 είχε ήδη βιώσει σημαντική χημική εξέλιξη στο z> 5, επομένως μια αφθονία μετάλλων υπήρχε ήδη στο αρχαίο σύμπαν ήδη από 12,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν.
Εάν θέλετε να διαβάσετε τα ευρήματα της ομάδας, μπορείτε να αποκτήσετε πρόσβαση στο έγγραφο Χημικές ιδιότητες στον πιο μακρινό ραδιο γαλαξία - Matsuoka, et al στο: http://arxiv.org/abs/1107.5116
Πηγή: Δελτίο Τύπου NAOJ
