แหล่งที่มาของภาพ: CfA
ตามที่เอกภพเอกภพระบุว่าเอกภพยุคแรกมีเพียงส่วนผสมของไฮโดรเจนฮีเลียมและธาตุที่มีน้ำหนักเบาอื่น ๆ เท่านั้น แต่ไม่มีองค์ประกอบใดที่จำเป็นสำหรับคาร์บอนที่มีชีวิตเหมือนกับคาร์บอน จากก๊าซดั้งเดิมดาวยักษ์ก่อตัวขึ้น - บางดวงมีขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ของเราถึง 200 เท่า - ใช้ช่วงเวลาสั้น ๆ มักจะใช้เวลาเพียงไม่กี่ล้านปีเท่านั้น ดาวยักษ์เหล่านี้แปลงวัสดุได้มากถึง 50% เป็นธาตุประกอบส่วนใหญ่เป็นเหล็กก่อนที่จะระเบิดอย่างรุนแรงเหมือนซุปเปอร์โนวา กล้องโทรทรรศน์เจมส์เวบบ์ที่จะเปิดตัวหลังจากปี 2554 จะอ่อนไหวมากมันน่าจะย้อนกลับไปดูซุปเปอร์โนวาเหล่านี้ได้
เอกภพในยุคแรกนั้นเป็นดินแดนร้างที่แห้งแล้งของไฮโดรเจนฮีเลียมและลิเทียมซึ่งไม่มีองค์ประกอบใด ๆ ที่จำเป็นต่อชีวิตอย่างที่เรารู้ จากก๊าซยุคแรกเกิดมาเป็นดาวยักษ์ที่มีขนาดใหญ่เท่ากับดวงอาทิตย์ 200 เท่าเผาผลาญเชื้อเพลิงของพวกเขาในอัตราที่มหาศาลเช่นที่พวกเขามีชีวิตอยู่ประมาณ 3 ล้านปีก่อนที่จะระเบิด การระเบิดเหล่านั้นพ่นองค์ประกอบเช่นคาร์บอนออกซิเจนและเหล็กเข้าไปในความว่างเปล่าด้วยความเร็วอันมหาศาล การจำลองใหม่โดยนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ Volker Bromm (ศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ฮาร์วาร์ด - สมิ ธ โซเนียน), Naoki Yoshida (หอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์แห่งชาติของญี่ปุ่น) และ Lars Hernquist (CfA) แสดงให้เห็นว่าครั้งแรก“ รุ่นที่ยิ่งใหญ่ที่สุด” ของดาวฤกษ์ ของปีแสงพื้นที่ดังนั้นการเพาะจักรวาลด้วยสิ่งของของชีวิต
งานวิจัยนี้โพสต์ออนไลน์ที่ http://arxiv.org/abs/astro-ph/0305333 และจะตีพิมพ์ในวารสาร The Astrophysical Journal Letters ฉบับต่อไป
“ เราประหลาดใจที่การระเบิดครั้งแรกของซุปเปอร์โนวารุนแรงแค่ไหน” บรอมม์กล่าว “ เอกภพที่อยู่ในสภาวะเงียบสงบที่เก่าแก่ถูกเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วและไม่สามารถย้อนกลับได้ด้วยการใส่พลังงานมหาศาลและองค์ประกอบที่หนักหน่วงกลับคืนมาอย่างไม่น่าเชื่อตั้งเวทีสำหรับวิวัฒนาการจักรวาลอันยาวนานที่ในที่สุดก็นำไปสู่ชีวิตและสิ่งมีชีวิตที่ชาญฉลาดอย่างพวกเรา”
ประมาณ 200 ล้านปีหลังจากบิกแบงเอกภพนั้นมีการก่อตัวของดาวฤกษ์อย่างมาก ดาวฤกษ์แรกนั้นมีมวลมหาศาลและเผาไหม้อย่างรวดเร็วโดยหลอมเชื้อเพลิงไฮโดรเจนให้เป็นองค์ประกอบที่หนักกว่าอย่างเช่นคาร์บอนและออกซิเจน ใกล้ถึงจุดจบของชีวิตพวกเขาต้องการพลังงานดวงดาวเหล่านั้นเผาไหม้คาร์บอนและออกซิเจนเพื่อสร้างองค์ประกอบที่หนักและหนักขึ้นจนมาถึงจุดสิ้นสุดของเส้นเหล็ก เนื่องจากเหล็กไม่สามารถหลอมรวมเพื่อสร้างพลังงานได้ดาวดวงแรกจึงระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวาจึงระเบิดองค์ประกอบที่พวกมันก่อตัวขึ้นสู่อวกาศ
ดาวยักษ์ดวงแรกเหล่านั้นแต่ละดวงเปลี่ยนมวลประมาณครึ่งหนึ่งเป็นธาตุหนักซึ่งส่วนใหญ่เป็นเหล็ก เป็นผลให้ซุปเปอร์โนวาแต่ละดวงพุ่งขึ้นไปถึง 100 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ของเหล็กเข้าไปในตัวกลางระหว่างดวงดาว อาการมึนงงแห่งความตายของดาวแต่ละดวงได้เพิ่มเข้ามาในความโปรดปรานของดวงดาว ดังนั้นเมื่ออายุยังน้อยอย่างน่าทึ่งของ 275 ล้านปีจักรวาลจึงมีการเพาะด้วยโลหะอย่างมาก
กระบวนการเพาะเมล็ดนั้นได้รับความช่วยเหลือจากโครงสร้างของจักรวาลทารกที่ซึ่งมีโปรโตคาลาซีเล็ก ๆ น้อยกว่าหนึ่งล้านส่วนมวลทางช้างเผือกอัดแน่นกันเหมือนคนบนรถใต้ดินที่แออัด ขนาดและระยะทางที่ห่างกันระหว่าง protogalaxies เหล่านั้นทำให้ซุปเปอร์โนวาแต่ละตัวสามารถเพาะเมล็ดได้อย่างรวดเร็วในปริมาณที่มาก
การจำลองซูเปอร์คอมพิวเตอร์โดย Bromm, Yoshida และ Hernquist แสดงให้เห็นว่าการระเบิดของซูเปอร์โนวาที่มีพลังมากที่สุดส่งคลื่นกระแทกที่ส่งคลื่นกระแทกที่เหวี่ยงองค์ประกอบหนักออกไป 3,000 ปีแสง คลื่นกระแทกเหล่านั้นพัดก๊าซจำนวนมากเข้าไปในอวกาศระหว่างอวกาศทิ้งไว้เบื้องหลัง“ ฟองอากาศ” ที่ร้อนแรงและก่อให้เกิดการก่อตัวดาวฤกษ์รอบใหม่
Robert Kirshner (CfA) ผู้เชี่ยวชาญของซูเปอร์โนวากล่าวว่า“ วันนี้เป็นทฤษฎีที่น่าสนใจบนพื้นฐานความเข้าใจที่ดีที่สุดของเราเกี่ยวกับวิธีการที่ดาวดวงแรกทำงาน ในไม่กี่ปีเมื่อเราสร้างกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ผู้สืบทอดของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลเราควรจะเห็นซุปเปอร์โนวาแรกและทดสอบแนวคิดของวอลเกอร์ คอยติดตาม!"
ลาร์สเฮิร์นควิสต์กล่าวว่าดาวฤกษ์รุ่นที่สองนั้นมีธาตุหนักตั้งแต่รุ่นแรก - เมล็ดที่ดาวเคราะห์หินเช่นโลกสามารถเติบโตได้ “ หากไม่มีดวงดาวยุคแรกที่ยิ่งใหญ่ที่สุดโลกของเราก็จะไม่มีอยู่จริง
ศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ฮาร์วาร์ด - สมิ ธ โซเนียนมีสำนักงานใหญ่อยู่ที่เคมบริดจ์เป็นความร่วมมือระหว่างหอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์สมิ ธ โซเนียนและหอดูดาววิทยาลัยฮาร์วาร์ด นักวิทยาศาสตร์ของ CfA แบ่งออกเป็นหกแผนกวิจัยศึกษาที่มาวิวัฒนาการและชะตากรรมสุดท้ายของจักรวาล
แหล่งต้นฉบับ: CfA News Release
