För oss kolbaserade livsformer är kol en ganska viktig del av den kemiska sammansättningen av universum. Hur mycket senare? I ett överraskande fynd har forskare upptäckt kol mycket tidigare i universums historia än tidigare trott.
Forskare från Ehime University och Kyoto University har rapporterat detekteringen av koldioxidutsläppslinjer i den mest avlägsna radiogalaxen som är känd. Forskningsteamet använde Faint Object Camera and Spectrograph (FOCAS) på Subaru-teleskopet för att observera radiogalaxen TN J0924-2201. När forskargruppen undersökte den upptäckta kolledningen bestämde de att betydande mängder kol fanns mindre än en miljard år efter Big Bang.
Hur bidrar detta fynd till vår förståelse av den kemiska utvecklingen av universum och möjligheterna för livet?
För att förstå den kemiska utvecklingen i vårt universum kan vi börja med Big Bang. Enligt Big Bang-teorin växte vårt universum ut för cirka 13,7 miljarder år sedan. För det mesta var det bara väte och helium (och ett strö litium) som fanns.
Så hur hamnar vi med allt förbi de tre första elementen på det periodiska bordet?
Enkelt uttryckt kan vi tacka tidigare generationer av stjärnor. Två metoder för nukleosytes (elementskapande) i universum är via kärnfusion inuti stjärnkärnor, och supernovorna som markerade slutet på många stjärnor i vårt universum.
Med tiden, genom födelsen och döden av flera generationer av stjärnor, blev vårt universum mindre "metallfattiga" (Anmärkning: många astronomer hänvisar till allt tidigare väte och helium som metaller ”). När tidigare generationer av stjärnor dog ut, "berikade" de andra rymdområdena, vilket möjliggjorde framtida stjärnbildande regioner att ha förutsättningar som krävs för att bilda icke-stjärnobjekt som planeter, asteroider och kometer. Det antas att genom att förstå hur universum skapade tyngre element, kommer forskare att ha en bättre förståelse för hur universum utvecklats, liksom källorna till vår kolbaserade kemi.
Så hur studerar astronomer den kemiska utvecklingen av vårt universum?
Genom att mäta metalliciteten (överflöd av element förbi väte på det periodiska bordet) för astronomiska föremål vid olika rödförskjutningar kan forskare i huvudsak kika tillbaka till universums historia. När de studeras visar rödförskjutna galaxer våglängder som har sträckts (och rödnat, därav termen rödförskjutning) på grund av vårt universums expansion. Galaxer med ett högre rödförskjutningsvärde (känd som ”z”) är mer avlägsna i tid och rum och ger forskare information om metalliciteten i det tidiga universum. Många tidiga galaxer studeras i radiodelen av det elektromagnetiska spektrumet, såväl som infrarött och visuellt.
Forskningsteamet från Kyoto-universitetet avsåg att studera metalliciteten i en radiogalax vid högre rödskift än tidigare studier. I sina tidigare studier tyder deras resultat på att den huvudsakliga eran med ökad metallicitet inträffade vid högre rödförskjutningar, vilket tyder på att universum var "berikad" mycket tidigare än tidigare trott. Baserat på tidigare fynd beslutade teamet sedan att fokusera sina studier på galaxen TN J0924-2201 - den mest avlägsna radiogalaxen som är känd med en rödförskjutning av z = 5,19.
Forskningsteamet använde FOCAS-instrumentet på Subaru-teleskopet för att få ett optiskt spektrum av galax TN J0924-2201. Under studiet av TN J0924-2201 upptäckte teamet för första gången en kolutsläppslinje (se ovan). Baserat på upptäckten av kolutsläppslinjen, upptäckte teamet att TN J0924-2201 redan hade upplevt en betydande kemisk utveckling vid z> 5, så att ett överflöd av metaller fanns redan i det antika universum så långt tillbaka som för 12,5 miljarder år sedan.
Om du vill läsa teamets resultat kan du få tillgång till uppsatsen Kemiska egenskaper i den mest avlägsna radiogalaxen - Matsuoka et al på: http://arxiv.org/abs/1107.5116
Källa: NAOJ Pressmeddelande
