For os kulstofbaserede livsformer er kulstof en ret vigtig del af universets kemiske sammensætning. Hvor meget senere? I en overraskende fund har forskere opdaget kulstof meget tidligere i universets historie end tidligere antaget.
Forskere fra Ehime University og Kyoto University har rapporteret påvisning af kulstofemissionslinjer i den fjerneste radio galakse, der er kendt. Forskerteamet brugte Faint Object Camera and Spectrograph (FOCAS) på Subaru-teleskopet til at observere radiogalaksen TN J0924-2201. Da forskerteamet undersøgte den detekterede kulstoflinie, bestemte de, at der eksisterede betydelige mængder kulstof mindre end en milliard år efter Big Bang.
Hvordan bidrager denne fund til vores forståelse af universets kemiske udvikling og livsmulighederne?
For at forstå den kemiske udvikling i vores univers kan vi starte med Big Bang. I henhold til Big Bang-teorien sprang vores univers ind i eksistensen for omkring 13,7 milliarder år siden. For det meste eksisterede kun brint og helium (og et drys af litium).
Så hvordan ender vi med alt forbi de første tre elementer på det periodiske bord?
Kort sagt kan vi takke tidligere generationer af stjerner. To metoder til nukleosythese (elementskabelse) i universet er via nuklear fusion inde i stjernekerner, og supernovaerne, der markerede afslutningen på mange stjerner i vores univers.
Med tiden gennem flere generationers stjerners fødsel og død blev vores univers mindre "metalfattigt" (Bemærk: mange astronomer refererer til alt, der er forbi brint og helium, som metaller ”). Efterhånden som tidligere generationer af stjerner døde ud, "berikede" de andre områder i rummet, hvilket gjorde det muligt for fremtidige stjernedannende regioner at have betingelser, der er nødvendige for at danne objekter, der ikke er stjerne, såsom planeter, asteroider og kometer. Det antages, at forskere ved at forstå, hvordan universet skabte tungere elementer, har en bedre forståelse af, hvordan universet udviklede sig, samt kilderne til vores kulstofbaserede kemi.
Så hvordan studerer astronomer den kemiske udvikling i vores univers?
Ved at måle metalliciteten (overflod af elementer forbi brint på periodisk tabel) for astronomiske objekter ved forskellige rødskift, kan forskere i det væsentlige kigge tilbage i historien om vores univers. Når de studeres, viser rødskiftede galakser bølgelængder, der er blevet strækket (og rødede, og dermed udtrykket rødskift) på grund af udvidelsen af vores univers. Galakser med en højere rødskiftværdi (kendt som "z") er mere fjern i tid og rum og giver forskere information om metalliciteten i det tidlige univers. Mange tidlige galakser undersøges i radiodelen af det elektromagnetiske spektrum såvel som infrarødt og visuelt.
Forskerteamet fra Kyoto Universitet forsøgte at undersøge metalliciteten i en radiogalakse ved højere rødskift end tidligere undersøgelser. I deres tidligere undersøgelser antydede deres fund, at den vigtigste æra med forøget metallicitet forekom ved højere rødskift, hvilket indikerede, at universet var "beriget" meget tidligere end tidligere antaget. Baseret på de tidligere fund, besluttede teamet derefter at fokusere deres studier på galakse TN J0924-2201 - den fjerneste radiogalakse, der er kendt med en rødskift på z = 5,19.
Forskerteamet brugte FOCAS-instrumentet på Subaru-teleskopet til at få et optisk spektrum af galakse TN J0924-2201. Under studiet af TN J0924-2201 opdagede teamet for første gang en kulstofemissionslinie (se ovenfor). Baseret på påvisningen af kulstofemissionslinjen opdagede teamet, at TN J0924-2201 allerede havde oplevet en betydelig kemisk udvikling ved z> 5, således at en overflod af metaller allerede var til stede i det antikke univers så langt tilbage som for 12,5 milliarder år siden.
Hvis du gerne vil læse holdets resultater, kan du få adgang til papiret Kemiske egenskaber i den fjerneste radiogalakse - Matsuoka, et al på: http://arxiv.org/abs/1107.5116
Kilde: NAOJ Pressemeddelelse
