Bildekilde: CfA
I følge kosmologer hadde det tidlige universet bare en blanding av hydrogen, helium og andre lettere elementer, men ingen av varmeelementene som kreves for livslignende karbon. Fra de opprinnelige gassene levde kjempestjerner - noen var 200 ganger større enn vår sol - i en kort periode, ofte bare noen få millioner år. Disse gigantiske stjernene konverterte opptil 50% av materialet sitt til varmeelementer, for det meste jern, før de eksploderte voldsomt som supernovaer. James Webb-teleskopet, som skal lanseres etter 2011, vil være så følsomt at det skal være i stand til å se tilbake for å se disse supernovene som skjer.
Det tidlige universet var et karrig ødemark av hydrogen, helium og et snev av litium, som ikke inneholdt noen av elementene som er nødvendige for livet slik vi kjenner det. Fra de eldgassene ble kjempestjerner født 200 ganger så store som sola, og de brente drivstoffet i en så stor hastighet at de levde bare i omtrent 3 millioner år før de eksploderte. Disse eksplosjonene sprø elementer som karbon, oksygen og jern i tomrommet i enorme hastigheter. Nye simuleringer av astrofysikere Volker Bromm (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), Naoki Yoshida (National Astronomical Observatory of Japan) og Lars Hernquist (CfA) viser at den første, "største generasjonen" av stjerner sprer utrolige mengder av så tunge elementer over tusenvis av lysår med plass, og derved se kosmos med livets ting.
Denne forskningen er lagt ut online på http://arxiv.org/abs/astro-ph/0305333 og vil bli publisert i en kommende utgave av The Astrophysical Journal Letters.
"Vi ble overrasket over hvor voldelige de første supernovaeksplosjonene var," sier Bromm. "Et univers som var i en uberørt stillhetstilstand, ble raskt og irreversibelt transformert av et kolossalt innspill av energi og tunge elementer, og satte scenen for den lange kosmiske evolusjonen som til slutt førte til liv og intelligente vesener som oss."
Cirka 200 millioner år etter Big Bang gjennomgikk universet et dramatisk spreng av stjernedannelse. De første stjernene var enorme og raskt brennende, og smeltet raskt sammen hydrogenbrennstoffet i tyngre elementer som karbon og oksygen. Nær slutten av livet, desperate etter energi, brente disse stjernene karbon og oksygen for å danne tyngre og tyngre elementer til de kom til enden av linjen med jern. Siden jern ikke kan smeltes sammen for å skape energi, eksploderte de første stjernene da som supernovaer og sprengte elementene som de hadde dannet seg i verdensrommet.
Hver av de første gigantiske stjernene konverterte omtrent halvparten av massen til tunge elementer, mye av det jern. Som et resultat kastet hver supernova opp til 100 solmasser av jern til det interstellare mediet. Dødsfallene til hver stjerne ble lagt til den interstellare dusøren. I den bemerkelsesverdige unge alderen på 275 millioner år ble universet således betydelig frøet med metaller.
Denne såprosessen ble hjulpet av strukturen i spedbarnsuniverset, der små protogalakser mindre enn en milliondel av massen på Melkeveien proppet sammen som mennesker på en overfylt T-banevogn. De små størrelsene på og avstandene mellom disse protogalaksiene tillot en individuell supernova å raskt frø et betydelig volum av plass.
Superdatasimuleringer av Bromm, Yoshida og Hernquist viste at de mest energiske supernovaeksplosjonene sendte ut sjokkbølger som kastet tunge elementer opp til 3000 lysår unna. Disse sjokkbølgene feide enorme mengder gass inn i intergalaktisk rom og etterlot seg varme "bobler" og utløste nye runder med stjernedannelse.
Supernova-ekspert Robert Kirshner (CfA) sier: “I dag er dette en fascinerende teori, basert på vår beste forståelse av hvordan de første stjernene fungerte. Om noen år, når vi bygger James Webb-romteleskopet, etterfølgeren til Hubble-romteleskopet, bør vi kunne se disse første supernovaene og teste Volkers ideer. Følg med!"
Lars Hernquist bemerker at den andre generasjonen stjerner inneholdt tunge elementer fra den første generasjonen - frø som steinete planeter som Jorden kunne vokse fra. "Uten den første, 'største generasjonen' av stjerner, ville ikke verden vår eksistert."
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, med hovedkontor i Cambridge, Mass., Er et felles samarbeid mellom Smithsonian Astrophysical Observatory og Harvard College Observatory. CfA-forskere, organisert i seks forskningsavdelinger, studerer universets opprinnelse, evolusjon og endelige skjebne.
Originalkilde: CfA News Release
