For oss karbonbaserte livsformer er karbon en ganske viktig del av den kjemiske sammensetningen av universet. Hvor mye senere? I et overraskende funn har forskere oppdaget karbon mye tidligere i universets historie enn tidligere antatt.
Forskere fra Ehime University og Kyoto University har rapportert om påvisning av karbonutslippslinjer i den fjerneste radiogalaksen som er kjent. Forskerteamet brukte Faint Object Camera and Spectrograph (FOCAS) på Subaru-teleskopet for å observere radiogalaksen TN J0924-2201. Da forskerteamet undersøkte den påviste karbonlinjen, slo de fast at betydelige mengder karbon eksisterte mindre enn en milliard år etter Big Bang.
Hvordan bidrar dette funnet til vår forståelse av universets kjemiske utvikling og mulighetene for liv?
For å forstå den kjemiske utviklingen i universet vårt, kan vi starte med Big Bang. I følge Big Bang-teorien sprang vårt univers ut i livet for rundt 13,7 milliarder år siden. For det meste fantes bare Hydrogen og Helium (og et dryss litium).
Så hvordan ender vi opp med alt forbi de tre første elementene på det periodiske systemet?
Enkelt sagt kan vi takke tidligere generasjoner med stjerner. To metoder for nukleosytese (elementskaping) i universet er via kjernefusjon i stjernekjerner, og supernovaene som markerte slutten på mange stjerner i vårt univers.
Over tid, gjennom fødselen og døden til flere generasjoner av stjerner, ble universet vårt mindre "metallfattig" (Merk: mange astronomer omtaler alt som er forbi Hydrogen og Helium som metaller.). Da tidligere generasjoner av stjerner døde ut, "beriket" de andre romområdene, slik at fremtidige stjernedannende regioner kunne ha forhold som er nødvendige for å danne gjenstander som ikke-stjerne som planeter, asteroider og kometer. Det antas at ved å forstå hvordan universet skapte tyngre elementer, vil forskere ha en bedre forståelse av hvordan universet utviklet seg, samt kildene til vår karbonbaserte kjemi.
Så hvordan studerer astronomer den kjemiske utviklingen av universet vårt?
Ved å måle metallisiteten (overflod av elementer forbi Hydrogen på periodiske tabeller) til astronomiske objekter ved forskjellige rødskift, kan forskere i det vesentlige kikke tilbake til historien til universet vårt. Når de studeres, viser rødskiftede galakser bølgelengder som har blitt strukket (og røde, derav begrepet rødforskyvning) på grunn av utvidelsen av vårt univers. Galakser med høyere rødforskyvningsverdi (kjent som “z”) er fjernere i tid og rom og gir forskere informasjon om metallisiteten i det tidlige universet. Mange tidlige galakser studeres i radiodelen av det elektromagnetiske spekteret, så vel som infrarødt og visuelt.
Forskerteamet fra Kyoto University stilte ut for å studere metallisiteten til en radiogalakse ved høyere rødskift enn tidligere studier. I sine tidligere studier antydet funnene deres at hovedtiden for økt metallisitet skjedde ved høyere rødskift, og antydet dermed at universet var "beriket" mye tidligere enn tidligere antatt. Basert på de tidligere funnene bestemte teamet seg for å fokusere studiene på galaksen TN J0924-2201 - den fjerneste radiogalakse som er kjent med en rødforskyvning på z = 5.19.
Forskerteamet brukte FOCAS-instrumentet på Subaru-teleskopet for å få et optisk spektrum av galakse TN J0924-2201. Mens han studerte TN J0924-2201, oppdaget teamet for første gang en karbonutslippslinje (se over). Basert på påvisning av karbonutslippslinjen oppdaget teamet at TN J0924-2201 allerede hadde opplevd betydelig kjemisk utvikling ved z> 5, og det var allerede en overflod av metaller til stede i det gamle universet så langt tilbake som for 12,5 milliarder år siden.
Hvis du vil lese teamets funn, kan du få tilgang til papiret Kjemiske egenskaper i den fjerneste radiogalakse - Matsuoka, et al på: http://arxiv.org/abs/1107.5116
Kilde: NAOJ Pressemelding
