Billedkilde: CfA
Ifølge kosmologer havde det tidlige univers kun en blanding af brint, helium og andre lettere elementer, men ingen af de varmeelementer, der kræves til livslignende kulstof. Fra de oprindelige gasser levede kæmpe stjerner - nogle var 200 gange større end vores sol - i en kort periode, ofte bare et par millioner år. Disse gigantiske stjerner konverterede op til 50% af deres materiale til varmeelementer, for det meste jern, før de eksploderede voldsomt som supernovaer. James Webb-teleskopet, der skal lanceres efter 2011, vil være så følsomt, at det skulle være i stand til at se tilbage for at se disse supernovaer ske.
Det tidlige univers var en golde ødemark af brint, helium og et strejf af lithium, der ikke indeholdt nogen af de elementer, der var nødvendige for livet, som vi kender det. Fra de oprindelige gasser blev der født gigantiske stjerner 200 gange så massive som Solen, idet de brændte deres brændstof i en så vidunderlig hastighed, at de kun levede i cirka 3 millioner år før de eksploderede. Disse eksplosioner spydte elementer som kulstof, ilt og jern ind i tomrummet i enorme hastigheder. Nye simuleringer fra astrofysikere Volker Bromm (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), Naoki Yoshida (National Astronomical Observatory of Japan) og Lars Hernquist (CfA) viser, at den første "største generation" af stjerner spreder utrolige mængder af så tunge elementer over tusinder af lysår med plads, hvorved kosmos koster livets ting.
Denne undersøgelse offentliggøres online på http://arxiv.org/abs/astro-ph/0305333 og vil blive offentliggjort i en kommende udgave af The Astrophysical Journal Letters.
”Vi blev overrasket over, hvor voldelige de første supernovaeksplosioner var,” siger Bromm. "Et univers, der var i en uberørt stilhedstilstand, blev hurtigt og irreversibelt omdannet af et kolossalt input af energi og tunge elementer, hvilket sætter scenen for den lange kosmiske udvikling, der til sidst førte til liv og intelligente væsener som os."
Cirka 200 millioner år efter Big Bang gennemgik universet en dramatisk burst af stjernedannelse. De første stjerner var massiv og hurtigt brændende og smeltede hurtigt deres brændstof i tyngre elementer som kulstof og ilt. Næsten slutningen af deres liv, desperate efter energi, brændte disse stjerner kulstof og ilt for at danne tungere og tungere elementer, indtil de nåede slutningen af linjen med jern. Da jern ikke kan smeltes sammen for at skabe energi, eksploderede de første stjerner derefter som supernovaer og sprængte de elementer, de havde dannet sig i rummet.
Hver af de første gigantiske stjerner konverterede omkring halvdelen af dens masse til tunge elementer, hvoraf meget af jernet var. Som et resultat kastede hver supernova op til 100 solmasser af jern ind i det interstellære medium. Hver stjernes dødsfald føjes til den interstellære dusør. I den bemærkelsesværdige unge alder på 275 millioner år blev universet således betydeligt podet med metaller.
Denne podeproces hjalp af strukturen i spædbarnsuniverset, hvor små protogalakser, der var mindre end en milliondel af massen af Mælkevejen, sad sammen som mennesker på en overfyldt metrobil. De små størrelser og afstande mellem disse protogalaksier gjorde det muligt for en individuel supernova at frø et betydeligt rumfang.
Supercomputer-simuleringer af Bromm, Yoshida og Hernquist viste, at de mest energiske supernova-eksplosioner udsendte chokbølger, der kastede tunge elementer op til 3.000 lysår væk. Disse chokbølger fejede enorme mængder gas ind i intergalaktisk rum og efterlod varme "bobler" og udløste nye runder med dannelse af stjerner.
Supernova-ekspert Robert Kirshner (CfA) siger: ”I dag er dette en fascinerende teori, der er baseret på vores bedste forståelse af, hvordan de første stjerner fungerede. Om nogle år, når vi bygger James Webb-rumteleskopet, efterfølgeren til Hubble-rumteleskopet, skulle vi være i stand til at se disse første supernovaer og teste Volkers ideer. Bliv hængende!"
Lars Hernquist bemærker, at den anden generation af stjerner indeholdt tunge elementer fra den første generation - frø, hvorfra stenede planeter som Jorden kunne vokse. "Uden den første 'største generation af stjerner' ville vores verden ikke eksistere."
Hovedkvarter i Cambridge, Mass., Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics er et fælles samarbejde mellem Smithsonian Astrophysical Observatory og Harvard College Observatory. CfA-forskere, der er organiseret i seks forskningsafdelinger, studerer universets oprindelse, udvikling og ultimative skæbne.
Original kilde: CfA News Release
