Voor ons op koolstof gebaseerde levensvormen is koolstof een redelijk belangrijk onderdeel van de chemische samenstelling van het heelal. Hoeveel later? In een verrassende vondst hebben wetenschappers veel eerder in de geschiedenis van het universum koolstof gedetecteerd dan eerder werd gedacht.
Onderzoekers van Ehime University en Kyoto University hebben melding gemaakt van de detectie van koolstofemissielijnen in het verste bekende sterrenstelsel. Het onderzoeksteam gebruikte de Faint Object Camera and Spectrograph (FOCAS) op de Subaru-telescoop om het radiostelsel TN J0924-2201 te observeren. Toen het onderzoeksteam de gedetecteerde koolstoflijn onderzocht, constateerden ze dat er minder dan een miljard jaar na de oerknal aanzienlijke hoeveelheden koolstof bestonden.
Hoe draagt deze bevinding bij aan ons begrip van de chemische evolutie van het universum en de mogelijkheden voor leven?
Om de chemische evolutie van ons universum te begrijpen, kunnen we beginnen met de oerknal. Volgens de oerknaltheorie ontstond ons universum ongeveer 13,7 miljard jaar geleden. Voor het grootste deel bestonden alleen waterstof en helium (en een scheutje lithium).
Dus hoe eindigen we met alles voorbij de eerste drie elementen op het periodiek systeem?
Simpel gezegd, we kunnen eerdere generaties sterren bedanken. Twee methoden voor nucleosythese (elementcreatie) in het universum zijn via kernfusie in stellaire kernen en de supernova's die het einde markeerden van veel sterren in ons universum.
In de loop van de tijd, door de geboorte en dood van verschillende generaties sterren, werd ons universum minder "metaalarm" (Opmerking: veel astronomen verwijzen naar alles wat voorbij waterstof en helium gaat als metalen ”). Toen vorige generaties sterren uitstierven, 'verrijkten' ze andere delen van de ruimte, waardoor toekomstige stervormingsgebieden de voorwaarden kregen die nodig waren om niet-sterobjecten te vormen, zoals planeten, asteroïden en kometen. Er wordt aangenomen dat onderzoekers, door te begrijpen hoe het universum zwaardere elementen heeft gemaakt, beter zullen begrijpen hoe het universum is geëvolueerd, evenals de bronnen van onze op koolstof gebaseerde chemie.
Dus hoe bestuderen astronomen de chemische evolutie van ons universum?
Door de metalliciteit (overvloed aan elementen voorbij waterstof op het periodiek systeem) van astronomische objecten bij verschillende roodverschuivingen te meten, kunnen onderzoekers in wezen terug kijken in de geschiedenis van ons universum. Bij bestudering vertonen roodverschoven sterrenstelsels golflengten die zijn uitgerekt (en rood geworden, vandaar de term roodverschuiving) als gevolg van de uitdijing van ons universum. Sterrenstelsels met een hogere roodverschuivingswaarde (bekend als "z") zijn verder weg in tijd en ruimte en bieden onderzoekers informatie over de metalliciteit van het vroege heelal. Veel vroege sterrenstelsels worden bestudeerd in het radiogedeelte van het elektromagnetische spectrum, evenals infrarood en visueel.
Het onderzoeksteam van de universiteit van Kyoto wilde de metalliciteit van een radiostelsel bestuderen met een hogere roodverschuiving dan eerdere studies. In hun eerdere studies suggereerden hun bevindingen dat het belangrijkste tijdperk van verhoogde metalliciteit zich voordeed bij hogere roodverschuivingen, wat aangeeft dat het universum veel eerder was "verrijkt" dan eerder werd aangenomen. Op basis van de eerdere bevindingen besloot het team vervolgens hun studies te concentreren op het sterrenstelsel TN J0924-2201 - het verste radiostelsel dat bekend is met een roodverschuiving van z = 5,19.
Het onderzoeksteam gebruikte het FOCAS-instrument van de Subaru-telescoop om een optisch spectrum van de melkweg TN J0924-2201 te verkrijgen. Tijdens het bestuderen van TN J0924-2201 ontdekte het team voor het eerst een koolstofemissielijn (zie hierboven). Op basis van de detectie van de koolstofemissielijn ontdekte het team dat TN J0924-2201 al een aanzienlijke chemische evolutie had doorgemaakt bij z> 5, dus er was al 12,5 miljard jaar geleden een overvloed aan metalen aanwezig in het oude universum.
Als je de bevindingen van het team wilt lezen, heb je toegang tot de paper Chemische eigenschappen in het verste radiostelsel - Matsuoka, et al op: http://arxiv.org/abs/1107.5116
Bron: NAOJ-persbericht
