Źródło zdjęcia: Harvard CfA
Nowe obliczenia przeprowadzone przez parę astronomów z Harvardu przewidują, że pierwsze „podobne do Słońca” gwiazdy we Wszechświecie były same; pozbawiony planet lub życia. Po eksplozji jako supernowe i zaszczepieniu Wszechświata cięższymi materiałami, inne gwiazdy powstały w gwiezdnych żłobkach. Następna generacja gwiazd miała prawdopodobnie podobną masę i skład do naszego Słońca, ale minerałów było za mało, aby stworzyć skaliste planety, takie jak Ziemia. Potrzeba było kolejnych supernowych, zanim pojawiło się wystarczająco dużo ciężkiego materiału, który mogłyby powstać planety - prawdopodobnie 500 milionów do 2 miliardów lat po Wielkim Wybuchu.
Dla większości ludzi wyrażenie „gwiazda podobna do Słońca” przywodzi na myśl obrazy przyjaznej, ciepłej żółtej gwiazdy, której towarzyszy orszak planet prawdopodobnie zdolnych do życia. Ale nowe obliczenia astronomów Harvarda, Volkera Bromma i Abrahama Loeba (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), które zostały ogłoszone dzisiaj na 203. spotkaniu American Astronomical Society w Atlancie, pokazują, że pierwsze podobne do Słońca gwiazdy były samotnymi kulami poruszającymi się wszechświat pozbawiony planet lub życia.
„Okno na życie otworzyło się około 500 milionów do 2 miliardów lat po Wielkim Wybuchu”, mówi Loeb. „Miliardy lat temu pierwsze gwiazdy o niskiej masie były samotnymi miejscami. Powód tej młodzieńczej samotności jest zakorzeniony w historii naszego wszechświata. ”
Na początku
Pierwsza generacja gwiazd wcale nie była podobna do naszego Słońca. Były to rozgrzane do białości, masywne gwiazdy, które trwały bardzo krótko. Płonąc zaledwie kilka milionów lat, rozpadli się i eksplodowali jako genialne supernowe. Te pierwsze gwiazdy rozpoczęły proces wysiewu we wszechświecie, rozprzestrzeniając niezbędne pierwiastki, takie jak węgiel i tlen, które służyły jako budulce planetarne.
„Wcześniej, wraz z Larsem Hernquistem i Naokim Yoshidą (również z CfA), symulowałem te pierwsze wybuchy supernowych, aby obliczyć ich ewolucję i ile wytworzyły ciężkie pierwiastki (pierwiastki cięższe niż wodór lub hel)”, mówi Bromm. „Teraz, w tej pracy, Avi Loeb i ja ustaliliśmy, że pojedyncza supernowa pierwszej generacji mogłaby wytworzyć wystarczająco dużo ciężkich pierwiastków, aby umożliwić powstanie pierwszych gwiazd podobnych do Słońca”.
Bromm i Loeb pokazali, że wiele gwiazd drugiej generacji miało rozmiary, masy, a zatem temperatury podobne do naszego Słońca. Te właściwości wynikały z chłodzącego wpływu węgla i tlenu podczas formowania gwiazd. Nawet obfitości elementarne tak niskie, jak jedna dziesiąta tysięcznej, znajdujące się w Słońcu, okazały się wystarczające, aby pozwolić na narodziny mniejszych gwiazd o małej masie, takich jak nasze Słońce.
Jednak te same niskie liczebności uniemożliwiły formowanie się skalistych planet wokół tych pierwszych gwiazd podobnych do Słońca z powodu braku surowców. Dopiero gdy kolejne generacje gwiazd żyły, umarły i wzbogaciły międzygwiezdne środowisko ciężkimi pierwiastkami, narodziny planet i samo życie stały się możliwe.
„Życie to nowe zjawisko” - stwierdza Loeb jednoznacznie. „Wiemy, że wiele wybuchów supernowych wymagało wytworzenia wszystkich ciężkich pierwiastków, które znajdziemy tutaj na Ziemi, w naszym Słońcu i naszym ciele”.
Najnowsze dowody obserwacyjne potwierdzają ich odkrycie. Badania znanych planet pozasłonecznych wykazały silną korelację między obecnością planet a obfitością pierwiastków ciężkich („metali”) w ich gwiazdach. Oznacza to, że gwiazda o większej metaliczności i większej ilości ciężkich pierwiastków ma większe prawdopodobieństwo posiadania planet. I odwrotnie, im niższa metaliczność gwiazdy, tym mniejsze prawdopodobieństwo posiadania planet.
„Właśnie zaczynamy badać próg metaliczności formowania się planet, więc trudno powiedzieć, kiedy dokładnie otworzy się okno życia. Ale oczywiście mamy szczęście, że metaliczność materii, która zrodziła nasz układ słoneczny, była wystarczająco wysoka, aby Ziemia mogła się uformować ”- mówi Bromm. „Zawdzięczamy nasze istnienie w bardzo bezpośredni sposób wszystkim gwiazdom, których życie i śmierć poprzedzały powstanie naszego Słońca. Proces ten rozpoczął się tuż po Wielkim Wybuchu od pierwszych gwiazd. W miarę ewolucji wszechświata stopniowo zasiał wszystkie ciężkie pierwiastki niezbędne do powstania planet i życia. Tak więc ewolucja wszechświata była procesem krok po kroku, w wyniku którego powstała stabilna gwiazda G-2 zdolna do podtrzymywania życia. Gwiazda, którą nazywamy Słońcem. ”
Oryginalne źródło: Harvard CfA News Release
