עבורנו צורות חיים מבוססות פחמן, פחמן הוא חלק חשוב למדי מהאיפור הכימי של היקום. כמה אחר כך? בממצא מפתיע, מדענים גילו פחמן הרבה יותר מוקדם בתולדות היקום ממה שחשבו בעבר.
חוקרים מאוניברסיטת אהימה ואוניברסיטת קיוטו דיווחו על איתור קווי פליטת פחמן בגלקסיית הרדיו הרחוקה ביותר הידועה. צוות המחקר השתמש במצלמה ובספקטרוגרף חלשים (FOCAS) בטלסקופ סובארו כדי לצפות בגלקסיית הרדיו TN J0924-2201. כאשר צוות המחקר בדק את קו הפחמן שהתגלה, הם קבעו כי כמויות משמעותיות של פחמן קיימות פחות ממיליארד שנה לאחר המפץ הגדול.
כיצד ממצא זה תורם להבנתנו את ההתפתחות הכימית של היקום ואת אפשרויות החיים?
כדי להבין את ההתפתחות הכימית של היקום שלנו, נוכל להתחיל עם המפץ הגדול. על פי תיאוריית המפץ הגדול, היקום שלנו התהווה לפני 13.7 מיליארד שנה. לרוב, רק מימן והליום (וזילוף ליתיום) היו קיימים.
אז איך נגמר עם הכל מעבר לשלושת האלמנטים הראשונים בטבלה המחזורית?
במילים פשוטות, אנו יכולים להודות לדורות קודמים של כוכבים. שתי שיטות של נוקלאוזיתזה (יצירת יסודות) ביקום הן באמצעות היתוך גרעיני בתוך ליבות הכוכבים, והסופרנובות שסימנו את הסוף של כוכבים רבים ביקום שלנו.
עם הזמן, דרך לידתם ומותם של כמה דורות של כוכבים, היקום שלנו הפך פחות "ענייני מתכתיים" (הערה: אסטרונומים רבים מתייחסים לכל דבר שעבר מימן והליום כמתכות ".). ככל שדורות הכוכבים הקודמים נפטרו, הם "העשירו" אזורים אחרים במרחב, ומאפשרים לאזורים עתידיים המככבים כוכבים תנאים הדרושים ליצירת חפצים שאינם כוכבים כמו כוכבי לכת, אסטרואידים וכוכבי שביט. ההערכה היא שעל ידי הבנת האופן בו היקום יצר יסודות כבדים יותר, לחוקרים תהיה הבנה טובה יותר של התפתחות היקום, כמו גם את המקורות לכימיה מבוססת הפחמן שלנו.
אז איך אסטרונומים חוקרים את ההתפתחות הכימית של היקום שלנו?
על ידי מדידת המתכות (שפע האלמנטים שעברו מימן על השולחן התקופתי) של חפצים אסטרונומיים בשינויים אדומים שונים, החוקרים יכולים בעצם להציץ בחזרה להיסטוריה של היקום שלנו. כאשר נבדקים, גלקסיות מוזזות אדומות מראות אורכי גל שנמתחו (ואדימו, ומכאן המושג משמרת אדומה) עקב התרחבות היקום שלנו. גלקסיות עם ערך משמרת אדומה גבוהה יותר (המכונה "z") רחוקות יותר בזמן ובמרחב ומספקות לחוקרים מידע על מתכתי היקום הקדום. הרבה גלקסיות מוקדמות נחקרות בחלק הרדיו של הספקטרום האלקטרומגנטי, כמו גם אינפרא אדום וחזותי.
צוות המחקר מאוניברסיטת קיוטו התכוון לחקור את המתכות של גלקסיית רדיו בהיסטה אדומה גבוהה יותר ממחקרים קודמים. במחקרים הקודמים שלהם, הממצאים שלהם העלו כי העידן העיקרי של מתכות מוגברת התרחש במשמרות אדומות גבוהות יותר, מה שמצביע על כך שהיקום "מועשר" מוקדם הרבה יותר ממה שהאמין בעבר. בהתבסס על הממצאים הקודמים, הצוות החליט אז למקד את המחקרים שלהם בגלקסיה TN J0924-2201 - גלקסיית הרדיו הרחוקה ביותר הידועה עם משמרת אדומה של z = 5.19.
צוות המחקר השתמש במכשיר FOCAS בטלסקופ סובארו כדי להשיג ספקטרום אופטי של הגלקסיה TN J0924-2201. תוך כדי לימוד TN J0924-2201, הצוות זיהה לראשונה קו פליטת פחמן (ראה לעיל). בהתבסס על איתור קו פליטת הפחמן, הצוות גילה כי TN J0924-2201 כבר חווה אבולוציה כימית משמעותית ב- z> 5, ולכן שפע של מתכות כבר היה קיים ביקום הקדום כבר לפני 12.5 מיליארד שנה.
אם תרצה לקרוא את ממצאי הצוות תוכל לגשת לעיתון תכונות כימיות בגלקסיית הרדיו הרחוקה ביותר - Matsuoka, et al בכתובת: http://arxiv.org/abs/1107.5116
מקור: הודעה לעיתונות של NAOJ
