Bildkälla: CfA
Enligt kosmologer hade det tidiga universum endast en blandning av väte, helium och andra lättare element, men inga av de värmareelement som krävs för livsliknande kol. Från de ursprungliga gaserna levde gigantiska stjärnor - några var 200 gånger större än vår sol - under en kort tid, ofta bara några miljoner år. Dessa gigantiska stjärnor konverterade upp till 50% av sitt material till värmeelement, mestadels järn, innan de exploderade våldsamt som supernovaer. James Webb-teleskopet, som kommer att lanseras efter 2011, kommer att vara så känsligt att det borde kunna se tillbaka för att se dessa supernovaer hända.
Det tidiga universum var en karg ödemark av väte, helium och en touch av litium, innehållande inga av de element som är nödvändiga för livet som vi känner till det. Från de ursprungliga gaserna föddes gigantiska stjärnor 200 gånger så massiva som solen och brände deras bränsle i en så stor takt att de levde bara cirka 3 miljoner år innan de exploderade. Dessa explosioner spydde element som kol, syre och järn i tomrummet i enorma hastigheter. Nya simuleringar av astrofysiker Volker Bromm (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), Naoki Yoshida (National Astronomical Observatory of Japan) och Lars Hernquist (CfA) visar att den första "största generationen" av stjärnor sprider otroliga mängder av sådana tunga element över tusentals av ljusår av rymden och därmed utsäter kosmos med livets grejer.
Denna forskning publiceras online på http://arxiv.org/abs/astro-ph/0305333 och kommer att publiceras i ett kommande nummer av The Astrophysical Journal Letters.
"Vi blev förvånade över hur våldsamma de första supernovaexplosionerna var", säger Bromm. "Ett universum som befann sig i ett orörligt tillstånd av lugn transformerades snabbt och irreversibelt av en kolossal inmatning av energi och tunga element, vilket skapade scenen för den långa kosmiska utvecklingen som så småningom ledde till liv och intelligenta varelser som oss."
Ungefär 200 miljoner år efter Big Bang genomgick universum en dramatisk sprängning av stjärnbildningen. De första stjärnorna var massiva och snabbt brinnande och smälte snabbt sitt vätebränsle till tyngre element som kol och syre. När de slutade sina liv, desperata efter energi, brände dessa stjärnor kol och syre för att bilda tyngre och tyngre element tills de når järnets slut. Eftersom järn inte kan smältes för att skapa energi, exploderade de första stjärnorna sedan som supernovaer och sprängde elementen som de hade bildat i rymden.
Var och en av de första gigantiska stjärnorna omvandlade ungefär hälften av sin massa till tunga element, mycket av det järn. Som ett resultat kastade varje supernova upp till 100 solmassor av järn till det interstellära mediet. Dödsfallen för varje stjärna läggs till den interstellära premien. Genom den anmärkningsvärda unga åldern på 275 miljoner år sågs universum väsentligen med metaller.
Den såddprocessen hjälptes av strukturen i spädbarnsuniverset, där små protogalaxier som var mindre än en miljondel av mjölkvägens massa klättrade samman som människor på en trångt tunnelbanebil. De små storlekarna på och avståndet mellan dessa protogalaxier tillät en individuell supernova att snabbt utsäde en betydande volym av rymden.
Superdatorsimuleringar av Bromm, Yoshida och Hernquist visade att de mest energiska supernovaexplosionerna skickade ut chockvågor som slängde tunga element upp till 3 000 ljusår bort. Dessa chockvågor svepte enorma mängder gas in i intergalaktiskt utrymme och lämnade efter sig heta "bubblor" och utlöste nya rundor med stjärnbildning.
Supernova-expert Robert Kirshner (CfA) säger: ”Idag är detta en fascinerande teori, baserad på vår bästa förståelse för hur de första stjärnorna fungerade. På några år, när vi bygger James Webb Space Telescope, efterträdaren till Hubble Space Telescope, borde vi kunna se dessa första supernovaer och testa Volkers idéer. Håll ögonen öppna! ”
Lars Hernquist konstaterar att den andra generationen stjärnor innehöll tunga element från den första generationen - frön från vilka steniga planeter som Jorden kunde växa. "Utan den första" största generationen av stjärnor "skulle vår värld inte existera."
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, med huvudkontor i Cambridge, Mass., Är ett gemensamt samarbete mellan Smithsonian Astrophysical Observatory och Harvard College Observatory. CfA-forskare, organiserade i sex forskningsavdelningar, studerar universums ursprung, evolution och slutliga öde.
Originalkälla: CfA News Release
