Für uns kohlenstoffbasierte Lebensformen ist Kohlenstoff ein ziemlich wichtiger Bestandteil der chemischen Zusammensetzung des Universums. Wie viel später? In einem überraschenden Fund haben Wissenschaftler Kohlenstoff viel früher in der Geschichte des Universums entdeckt als bisher angenommen.
Forscher der Ehime University und der Kyoto University haben über den Nachweis von Kohlenstoffemissionslinien in der entferntesten bekannten Funkgalaxie berichtet. Das Forschungsteam verwendete die Kamera und den Spektrographen für schwache Objekte (FOCAS) am Subaru-Teleskop, um die Funkgalaxie TN J0924-2201 zu beobachten. Als das Forscherteam die nachgewiesene Kohlenstofflinie untersuchte, stellte es fest, dass weniger als eine Milliarde Jahre nach dem Urknall signifikante Mengen an Kohlenstoff vorhanden waren.
Wie trägt dieser Befund zu unserem Verständnis der chemischen Evolution des Universums und der Lebensmöglichkeiten bei?
Um die chemische Entwicklung unseres Universums zu verstehen, können wir mit dem Urknall beginnen. Nach der Urknalltheorie entstand unser Universum vor etwa 13,7 Milliarden Jahren. Zum größten Teil existierten nur Wasserstoff und Helium (und eine Prise Lithium).
Wie kommen wir also zu allem, was über die ersten drei Elemente des Periodensystems hinausgeht?
Einfach ausgedrückt, wir können früheren Generationen von Sternen danken. Zwei Methoden der Nukleosythese (Elementbildung) im Universum sind die Kernfusion in Sternkernen und die Supernovae, die das Ende vieler Sterne in unserem Universum markierten.
Im Laufe der Zeit wurde unser Universum durch die Geburt und den Tod mehrerer Generationen von Sternen weniger „metallarm“ (Hinweis: Viele Astronomen bezeichnen alles, was über Wasserstoff und Helium hinausgeht, als Metalle. “). Als frühere Generationen von Sternen ausstarben, „bereicherten“ sie andere Bereiche des Weltraums und ermöglichten zukünftigen sternbildenden Regionen die notwendigen Bedingungen, um Nicht-Stern-Objekte wie Planeten, Asteroiden und Kometen zu bilden. Es wird angenommen, dass die Forscher durch das Verständnis, wie das Universum schwerere Elemente erzeugt hat, ein besseres Verständnis der Entwicklung des Universums sowie der Quellen unserer kohlenstoffbasierten Chemie erhalten.
Wie untersuchen Astronomen die chemische Entwicklung unseres Universums?
Durch die Messung der Metallizität (Häufigkeit von Elementen hinter Wasserstoff im Periodensystem) astronomischer Objekte bei verschiedenen Rotverschiebungen können Forscher im Wesentlichen in die Geschichte unseres Universums zurückblicken. Bei der Untersuchung zeigen rotverschobene Galaxien Wellenlängen, die aufgrund der Expansion unseres Universums gedehnt (und gerötet, daher der Begriff Rotverschiebung) wurden. Galaxien mit einem höheren Rotverschiebungswert (bekannt als „z“) sind zeitlich und räumlich weiter entfernt und liefern Forschern Informationen über die Metallizität des frühen Universums. Viele frühe Galaxien werden im Funkbereich des elektromagnetischen Spektrums sowie im Infrarot- und visuellen Bereich untersucht.
Das Forschungsteam der Universität Kyoto machte sich daran, die Metallizität einer Radiogalaxie mit einer höheren Rotverschiebung als in früheren Studien zu untersuchen. In ihren früheren Studien deuteten ihre Ergebnisse darauf hin, dass die Hauptära der erhöhten Metallizität bei höheren Rotverschiebungen auftrat, was darauf hinweist, dass das Universum viel früher als bisher angenommen „angereichert“ wurde. Basierend auf den vorherigen Ergebnissen entschied sich das Team dann, seine Studien auf die Galaxie TN J0924-2201 zu konzentrieren - die am weitesten entfernte Radiogalaxie, die mit einer Rotverschiebung von z = 5,19 bekannt ist.
Das Forschungsteam verwendete das FOCAS-Instrument am Subaru-Teleskop, um ein optisches Spektrum der Galaxie TN J0924-2201 zu erhalten. Während der Untersuchung von TN J0924-2201 entdeckte das Team zum ersten Mal eine Kohlenstoffemissionslinie (siehe oben). Basierend auf dem Nachweis der Kohlenstoffemissionslinie entdeckte das Team, dass TN J0924-2201 bereits bei z> 5 eine signifikante chemische Entwicklung erfahren hatte, so dass bereits vor 12,5 Milliarden Jahren im antiken Universum eine Fülle von Metallen vorhanden war.
Wenn Sie die Ergebnisse des Teams lesen möchten, können Sie auf das Papier zugreifen Chemische Eigenschaften in der entferntesten Radiogalaxie - Matsuoka et al unter: http://arxiv.org/abs/1107.5116
Quelle: Pressemitteilung von NAOJ
