Młody Wszechświat był jałowy nieużytkiem złożonym głównie z wodoru i helu i nie zawierał żadnych elementów, które potrzebne są do życia. Z tych podstawowych gazów powstały gigantyczne gwiazdy około 200 razy masywniejsze niż Słońce, których tempo życia było tak duże, że wybuchły one już po około 3 milionach lat.

Eksplozje te przyczyniły się do powstania w niesamowitym tempie takich pierwiastków jak węgiel, tlen i żelazo. Nowe symulacje przeprowadzone przez astrofizyków Volkera Bromma (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), Naoki Yoshida (National Astronomical Observatory of Japan) i Larsa Hernquista (CfA) pokazały, że pierwsza największa generacja gwiazd bardzo szybko wyposażyła Wszechświat w te ciężkie elementy i przyczyniła się do rozsiania nasion życia.

Te przeprowadzone badania zostaną opublikowane w najbliższym wydaniu gazety “The Astrophysical Journal Letters”.

Jesteśmy zdziwieni tym, jak gwałtowne były pierwsze eksplozje supernowych” – powiedział Bromm, – “Wszechświat, który był w nieskazitelnym spokoju został szybko i nieodwracalnie zmieniony, poprzez kolosalną ilość energii i ciężkich elementów, w miejsce, gdzie, mogło dochodzić do ewolucji i w końcu powstania inteligentnego życia“.

Około 200 milionów lat po Wielkim Wybuchu, Wszechświat przeżył wybuchy formujących się gwiazd. Te pierwsze gwiazdy były masywne i szybko przekształcały paliwo wodorowe w węgiel i tlen. Pod koniec swojego życia gwiazdy te zapalają węgiel i tlen i tworzą z nich cięższe pierwiastki, aż osiągną koniec życia tworząc żelazo. Z żelaza nie można dokonać reakcji, która daje gwieździe energię i dlatego gwiazda wybucha w tym etapie życia jako supernowa, wyrzucając stworzone pierwiastki w kosmos.

Każdy z tych olbrzymów przekształcił połowę swojej masy w ciężkie pierwiastki, głównie żelazo. W rezultacie każda supernowa wyrzuca w przestrzeń żelazo o masie 100 mas Słońca. W związku z tym, w niewiarygodnie młodym wieku 275 milionów lat, Wszechświat był wyposażony już w metale.

Wspomniany wyżej proces był wspomagany przez strukturę młodego Wszechświata, gdzie małe protogalaktyki lżejsze niż jedna milionowa masy Drogi Mlecznej, wypełniały go niczym samochody na zatłoczonej ulicy. Małe rozmiary i odległości między protogalaktykami pozwoliły supernowym na szybkie wypełnienie przestrzeni pierwiastkami potrzebnymi do rozwoju życia.

Wspomniane symulacje pokazały także, że najbardziej energetyczna eksplozja supernowej wysłała falę uderzeniową, która rozrzuciła stworzone elementy na odległość do 3 000 lat świetlnych.

Teoria ta najlepiej obrazuje w jaki sposób funkcjonowały pierwsze gwiazdy. Za kilka lat, kiedy zbudujemy teleskop James Webb Space Teleskop, następcę HST, będziemy w stanie zobaczyć te pierwsze supernowe i przetestować pomysły Volkera” – powiedział Robert Kirshner, ekspert od supernowych.

Lars Hernquist zauważył, że gwiazdy drugiej generacji zawierały ciężkie elementy z gwiazd pierwszej generacji. Bez tych elementów nie powstałyby chociażby planety takie jak Ziemia. “Bez tej pierwszej, największej generacji gwiazd, nasz świat nigdy by nie zaistniał” – powiedział Hernquist.

Autor

Zbigniew Artemiuk