Kuvalähde: CfA
Kosmologien mukaan varhaisessa maailmankaikkeudessa oli vain sekoitus vetyä, heliumia ja muita kevyempiä elementtejä, mutta ei yhtäkään elämää varten tarvittavista pääaineelementeistä - kuten hiiltä. Alkuperäisistä kaasuista muodostuneet jättilähetärät - jotkut olivat 200 kertaa suurempia kuin aurinko - elivät lyhyen ajan, usein vain muutaman miljoonan vuoden. Nämä jättiläketähteet muunsivat jopa 50% materiaalistaan pääelementeiksi, enimmäkseen rautaksi, ennen kuin ne räjähtivat väkivaltaisesti supernoovina. James Webbin kaukoputki, joka on tarkoitus julkaista vuoden 2011 jälkeen, on niin herkkä, että sen pitäisi pystyä katsomaan taaksepäin katsomaan näitä supernoovia tapahtuvan.
Varhainen maailmankaikkeus oli karu vety, helium ja ripaus litiumia, joka ei sisältänyt mitään elämää varten tarvittavia elementtejä sellaisena kuin me sen tunnemme. Niistä ensisijaisista kaasuista syntyi jättiläisiä, jotka olivat 200 kertaa niin massiivisia kuin aurinko, polttaen polttoaineensa niin upeaan nopeuteen, että he elivät vain noin 3 miljoonaa vuotta ennen räjähtää. Nämä räjähdykset kiihdyttivät elementtejä, kuten hiiltä, happea ja rautaa tyhjään tilaan valtavalla nopeudella. Astrofysiikkojen Volker Brommin (Harvard-Smithsonian astrofysiikan keskus), Naoki Yoshidan (Japanin kansallinen tähtitieteellinen observatorio) ja Lars Hernquistin (CfA) uudet simulaatiot osoittavat, että ensimmäinen, "suurin sukupolvi" tähtiä, levittää uskomattomia määriä sellaisia raskaita elementtejä tuhansille valovuosien avaruudesta, siementen siten kosmosta elämän tavaroilla.
Tämä tutkimus julkaistaan verkossa osoitteessa http://arxiv.org/abs/astro-ph/0305333, ja se julkaistaan The Astrophysical Journal Letters -lehden tulevassa numerossa.
"Olimme yllättyneitä siitä, kuinka väkivaltaiset ensimmäiset supernoova räjähdykset olivat", Bromm sanoo. "Universumi, joka oli koskematon rauhallisuus, muuttui nopeasti ja palautumattomasti energian ja raskaiden elementtien kolossaalisella panoksella, asettaen alulle pitkälle kosmiselle evoluutiolle, joka lopulta johti elämään ja älykkäisiin olentoihin kuten me."
Noin 200 miljoonaa vuotta Ison räjähdyksen jälkeen maailmankaikkeus sai dramaattisen tähdenmuodostuksen purskeen. Nämä ensimmäiset tähdet olivat massiivisia ja nopeasti palavia, sulaten vetypolttoaineensa nopeasti raskaammiksi alkuaineiksi kuten hiili ja happi. Lähellä elämänsä loppua, epätoivoisesti energiaa, nämä tähdet polttivat hiiltä ja happea raskaampien ja raskaampien elementtien muodostamiseksi, kunnes ne saavuttivat radan lopun. Koska rautaa ei voida sulauttaa energian luomiseksi, ensimmäiset tähdet räjähtivat sitten supernoovina, räjäyttämällä niiden muodostamat elementit avaruuteen.
Jokainen noista ensimmäisistä jättiläheistä muutti noin puolet massastaan raskasiksi elementeiksi, suuressa osassa rautaa. Seurauksena oli, että jokainen supernoova heitti jopa 100 aurinkomassoa rautaa tähtienväliseen väliaineeseen. Kunkin tähden kuolemantapaukset lisäsivät tähtienvälistä palkkioita. Tästä syystä huomattavan nuoreen 275 miljoonan vuoden ikään mennessä maailmankaikkeus oli siemennetty huomattavasti metalleilla.
Tätä kylvöprosessia auttoi pikkulasten maailmankaikkeuden rakenne, jossa pienet mielenosoitukset, jotka olivat alle miljoonasosa Linnunradan massasta, paakkuivat yhteen kuin ihmiset tungosta metroautossa. Pienet koot ja näiden etäisyyksien väliset etäisyydet antoivat yksittäiselle supernovalle mahdollisuuden siemenetää nopeasti merkittävä määrä tilaa.
Brommin, Yoshidan ja Hernquistin supertietokoneiden simulaatiot osoittivat, että energisimmät supernoova räjähdykset lähettivät iskuaaltoja, jotka levittivät raskaita elementtejä jopa 3000 valovuoden päässä. Nuo iskut aallot pyyhkivät valtavia määriä kaasua galaktisen alueen väliseen avaruuteen, jättäen jälkeensä kuumia ”kuplia” ja käynnistäen uusia tähtiä muodostavia kierroksia.
Supernovan asiantuntija Robert Kirshner (CfA) sanoo: ”Tämä on kiehtova teoria, joka perustuu parhaaseen käsitykseemme siitä, kuinka ensimmäiset tähdet toimivat. Muutamassa vuodessa, kun rakennamme James Webbin avaruusteleskooppia, Hubble-avaruusteleskoopin seuraajaa, meidän pitäisi voida nähdä nämä ensimmäiset supernovat ja testata Volkerin ideoita. Pysy kanavalla!"
Lars Hernquist toteaa, että toisen sukupolven tähteä sisälsi ensimmäisen sukupolven raskasia elementtejä - siemeniä, joista maapallon kaltaiset kallioiset planeetat voivat kasvaa. "Ilman ensimmäistä," suurinta tähtiä ", maailmaa ei olisi olemassa."
Harvard-Smithsonian Astrofysiikan keskus, jonka pääkonttori on Cambridge, Massachusetts on Smithsonian Astrophysical Observatoryn ja Harvard College Observatoryn yhteinen yhteistyö. CfA-tutkijat, jotka on organisoitu kuuteen tutkimusosastoon, tutkivat maailmankaikkeuden alkuperää, evoluutiota ja lopullista kohtaloa.
Alkuperäinen lähde: CfA: n lehdistötiedote
