Πηγή εικόνας: CfA
Σύμφωνα με τους κοσμολόγους, το πρώιμο Σύμπαν είχε μόνο ένα μείγμα υδρογόνου, ηλίου και άλλων ελαφρύτερων στοιχείων, αλλά κανένα από τα στοιχεία πιο απαιτητικής δεν απαιτείται για τη ζωή όπως ο άνθρακας. Από τα αρχικά αέρια, τα γιγαντιαία αστέρια που σχηματίστηκαν - μερικά ήταν 200 φορές μεγαλύτερα από τον Ήλιο μας - έζησαν για λίγο, συχνά μόλις μερικά εκατομμύρια χρόνια. Αυτά τα γιγαντιαία αστέρια μετέτρεψαν έως και το 50% του υλικού τους σε στοιχεία πιο ψηλά, κυρίως σίδηρο, πριν εκραγούν βίαια ως σουπερνόβα. Το τηλεσκόπιο James Webb, που θα κυκλοφορήσει μετά το 2011, θα είναι τόσο ευαίσθητο, ώστε να μπορεί να κοιτάζει πίσω για να παρακολουθεί αυτές τις σουπερνόβες.
Το πρώιμο σύμπαν ήταν μια άγονη ερημιά υδρογόνου, ηλίου και ένα άγγιγμα λιθίου, που δεν περιείχε κανένα από τα απαραίτητα στοιχεία για τη ζωή όπως το γνωρίζουμε. Από αυτά τα αρχέγονα αέρια γεννήθηκαν τεράστια αστέρια 200 φορές πιο ογκώδη από τον Ήλιο, καίγοντας τα καύσιμα τους με τόσο μεγάλο ρυθμό που έζησαν για περίπου 3 εκατομμύρια χρόνια πριν από την έκρηξη. Αυτές οι εκρήξεις έσπρωξαν στοιχεία όπως άνθρακα, οξυγόνο και σίδηρο στο κενό με τεράστιες ταχύτητες. Νέες προσομοιώσεις από τους αστροφυσικούς Volker Bromm (Κέντρο Αστροφυσικής Harvard-Smithsonian), Naoki Yoshida (Εθνικό Αστρονομικό Παρατηρητήριο της Ιαπωνίας) και Lars Hernquist (CfA) δείχνουν ότι η πρώτη «μεγαλύτερη γενιά» αστεριών διέδωσε απίστευτες ποσότητες τόσο βαριών στοιχείων σε χιλιάδες φωτός-ετών χώρου, σπάζοντας έτσι τον Κόσμο με τα πράγματα της ζωής.
Αυτή η έρευνα δημοσιεύεται στο Διαδίκτυο στη διεύθυνση http://arxiv.org/abs/astro-ph/0305333 και θα δημοσιευτεί σε ένα επερχόμενο τεύχος του The Astrophysical Journal Letters.
«Ήμασταν έκπληκτοι από το πόσο βίαιες ήταν οι πρώτες εκρήξεις σουπερνόβα», λέει ο Bromm. «Ένα σύμπαν που ήταν σε μια παρθένα κατάσταση ηρεμίας μεταμορφώθηκε γρήγορα και ανεπανόρθωτα από μια κολοσσιαία εισροή ενέργειας και βαρέων στοιχείων, θέτοντας το στάδιο για τη μακρά κοσμική εξέλιξη που τελικά οδήγησε στη ζωή και ευφυή όντα σαν εμάς».
Περίπου 200 εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang, το σύμπαν υπέστη δραματική έκρηξη σχηματισμού αστεριών. Αυτά τα πρώτα αστέρια ήταν ογκώδη και γρήγορα κάψιμο, συντήκοντας γρήγορα το καύσιμο υδρογόνου τους σε βαρύτερα στοιχεία όπως ο άνθρακας και το οξυγόνο. Πλησιάζοντας στο τέλος της ζωής τους, απελπισμένοι για ενέργεια, αυτά τα αστέρια έκαψαν άνθρακα και οξυγόνο για να σχηματίσουν βαρύτερα και βαρύτερα στοιχεία μέχρι να φτάσουν στο τέλος της γραμμής με σίδηρο. Δεδομένου ότι ο σίδηρος δεν μπορεί να συντηχθεί για να δημιουργήσει ενέργεια, τα πρώτα αστέρια στη συνέχεια εξερράγησαν ως σουπερνόβα, ανατινάσσοντας τα στοιχεία που είχαν σχηματιστεί στο διάστημα.
Κάθε ένα από αυτά τα πρώτα γιγαντιαία αστέρια μετέτρεψε το ήμισυ περίπου της μάζας του σε βαριά στοιχεία, μεγάλο μέρος του οποίου ήταν σίδερο. Ως αποτέλεσμα, κάθε σουπερνόβα πέταξε έως και 100 ηλιακές μάζες σιδήρου στο διαστρικό μέσο. Ο θάνατος κάθε αστέρι προστέθηκε στη διαστρική γενναιοδωρία. Ως εκ τούτου, από την εξαιρετικά νεαρή ηλικία των 275 εκατομμυρίων ετών, το σύμπαν ουσιαστικά σπέρθηκε με μέταλλα.
Αυτή η διαδικασία σποράς υποβοηθήθηκε από τη δομή του βρεφικού σύμπαντος, όπου οι μικρογαλαξίες λιγότερο από το ένα εκατομμύριο της μάζας του Γαλαξία μας ήταν γεμάτες σαν ανθρώπους σε ένα γεμάτο μετρό αυτοκίνητο. Τα μικρά μεγέθη και οι αποστάσεις μεταξύ αυτών των πρωτογαλαξιών επέτρεψαν σε έναν μεμονωμένο σουπερνόβα να σπείρει γρήγορα έναν σημαντικό όγκο χώρου.
Οι προσομοιώσεις υπερυπολογιστών από τους Bromm, Yoshida και Hernquist έδειξαν ότι οι πιο ενεργητικές εκρήξεις σουπερνόβα έστειλαν κύματα σοκ που πέταξαν βαριά στοιχεία έως και 3.000 έτη φωτός μακριά. Αυτά τα κύματα σοκ σάρωσαν τεράστιες ποσότητες αερίου στο διαγαλαξιακό χώρο, αφήνοντας πίσω τους θερμές «φυσαλίδες» και πυροδότησαν νέους γύρους σχηματισμού αστεριών.
Ο ειδικός της Supernova Robert Kirshner (CfA) λέει, «Σήμερα αυτή είναι μια συναρπαστική θεωρία, βασισμένη στην καλύτερη κατανόησή μας για το πώς λειτούργησαν τα πρώτα αστέρια. Σε λίγα χρόνια, όταν χτίζουμε το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, διάδοχο του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble, θα πρέπει να είμαστε σε θέση να δούμε αυτές τις πρώτες σουπερνόβες και να δοκιμάσουμε τις ιδέες του Volker. Μείνετε συντονισμένοι!"
Ο Lars Hernquist σημειώνει ότι η δεύτερη γενιά αστεριών περιείχε βαριά στοιχεία από την πρώτη γενιά - σπόρους από τους οποίους θα μπορούσαν να αναπτυχθούν βραχώδεις πλανήτες όπως η Γη. «Χωρίς αυτήν την πρώτη,« μεγαλύτερη γενιά »αστεριών, ο κόσμος μας δεν θα υπήρχε.»
Με έδρα το Cambridge, Mass., Το Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics είναι μια κοινή συνεργασία μεταξύ του Smithsonian Astrophysical Observatory και του Harvard College Observatory. Οι επιστήμονες της CfA, οργανωμένοι σε έξι ερευνητικά τμήματα, μελετούν την προέλευση, την εξέλιξη και την τελική μοίρα του σύμπαντος.
Αρχική πηγή: Δελτίο ειδήσεων CfA
