Источник изображения: CfA
По словам космологов, ранняя Вселенная имела только смесь водорода, гелия и других более легких элементов, но ни один из элементов, которые необходимы для жизни, - углерод. Из первоначальных газов образовались гигантские звезды - некоторые были в 200 раз больше нашего Солнца - жили недолго, часто всего несколько миллионов лет. Эти гигантские звезды превратили до 50% своего материала в тяжелые элементы, в основном в железо, прежде чем яростно взорваться как сверхновые. Телескоп Джеймса Уэбба, который должен быть запущен после 2011 года, будет настолько чувствительным, что он сможет оглянуться назад, чтобы увидеть происходящие сверхновые.
Ранняя вселенная была бесплодной пустошью водорода, гелия и лития, не содержащей ни одного из элементов, необходимых для жизни, как мы ее знаем. Из этих первозданных газов родились гигантские звезды, в 200 раз более массивные, чем Солнце, сжигающие свое топливо с такой невероятной скоростью, что они прожили всего около 3 миллионов лет до взрыва. Эти взрывы выбросили в пустоту такие элементы, как углерод, кислород и железо, с огромной скоростью. Новые симуляции астрофизиков Фолькера Бромма (Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики), Наоки Йошида (Национальная астрономическая обсерватория Японии) и Ларса Эрнквиста (CfA) показывают, что первое «величайшее поколение» звезд распространило невероятное количество таких тяжелых элементов среди тысяч световых лет космоса, таким образом заполняя космос материалом жизни.
Это исследование размещено в Интернете по адресу http://arxiv.org/abs/astro-ph/0305333 и будет опубликовано в следующем выпуске The Astrophysical Journal Letters.
«Мы были удивлены тем, насколько сильными были первые взрывы сверхновых», - говорит Бромм. «Вселенная, находившаяся в первозданном состоянии покоя, быстро и необратимо трансформировалась за счет колоссального вклада энергии и тяжелых элементов, что подготовило почву для долгой космической эволюции, которая в конечном итоге привела к жизни и таким разумным существам, как мы».
Примерно через 200 миллионов лет после Большого взрыва Вселенная претерпела драматический взрыв звездообразования. Эти первые звезды были массивными и быстро горели, быстро превращая водородное топливо в более тяжелые элементы, такие как углерод и кислород. Ближе к концу своей жизни, отчаянно нуждаясь в энергии, эти звезды сжигали углерод и кислород, образуя все более и более тяжелые элементы, пока не достигли конца линии с железом. Поскольку железо не может быть сплавлено для создания энергии, первые звезды затем взорвались как сверхновые, взрывая элементы, которые они сформировали в космос.
Каждая из этих первых гигантских звезд превратила около половины своей массы в тяжелые элементы, в основном железо. В результате каждая сверхновая выбросила в межзвездную среду до 100 солнечных масс железа. Боли смерти каждой звезды добавлены к межзвездной награде. Следовательно, к удивительно молодому возрасту 275 миллионов лет вселенная была по существу засеяна металлами.
Этому процессу посева способствовала структура детской вселенной, где маленькие протогалактики, составляющие менее одной миллионной массы Млечного пути, собрались вместе, как люди в переполненном вагоне метро. Небольшие размеры и расстояния между этими протогалактиками позволяли отдельной сверхновой быстро засевать значительный объем пространства.
Моделирование суперкомпьютера Броммом, Йошида и Эрнквистом показало, что самые энергичные взрывы сверхновых испускали ударные волны, которые отбрасывали тяжелые элементы на расстояние до 3000 световых лет. Эти ударные волны уносят огромное количество газа в межгалактическое пространство, оставляя горячие «пузыри», и запускают новые раунды звездообразования.
Эксперт по сверхновым звездам Роберт Киршнер (CfA) говорит: «Сегодня это увлекательная теория, основанная на нашем лучшем понимании того, как работали первые звезды. Через несколько лет, когда мы создадим космический телескоп Джеймса Вебба, преемника космического телескопа Хаббла, мы сможем увидеть эти первые сверхновые звезды и проверить идеи Фолькера. Следите за обновлениями!"
Ларс Эрнквист отмечает, что во втором поколении звезд содержались тяжелые элементы первого поколения - семена, из которых могли расти такие скалистые планеты, как Земля. «Без этого первого« величайшего поколения »звезд наш мир не существовал бы».
Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики со штаб-квартирой в Кембридже, штат Массачусетс, является совместным сотрудничеством Смитсоновской астрофизической обсерватории и обсерватории Гарвардского колледжа. Ученые CfA, объединенные в шесть исследовательских отделов, изучают происхождение, эволюцию и судьбу вселенной.
Источник: пресс-релиз CfA
