Đối với chúng ta, các dạng sống dựa trên carbon, carbon là một phần khá quan trọng trong cấu tạo hóa học của Vũ trụ. Bao nhiêu sau Trong một phát hiện đáng ngạc nhiên, các nhà khoa học đã phát hiện ra carbon sớm hơn nhiều trong lịch sử Vũ trụ so với suy nghĩ trước đây.
Các nhà nghiên cứu từ Đại học Ehime và Đại học Kyoto đã báo cáo việc phát hiện các đường phát thải carbon trong thiên hà vô tuyến xa nhất được biết đến. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng Máy ảnh và Máy quang phổ đối tượng mờ (FOCAS) trên Kính viễn vọng Subaru để quan sát thiên hà vô tuyến TN J0924-2201. Khi nhóm nghiên cứu điều tra dòng carbon được phát hiện, họ đã xác định rằng lượng carbon đáng kể tồn tại chưa đầy một tỷ năm sau Vụ nổ lớn.
Làm thế nào để phát hiện này đóng góp cho sự hiểu biết của chúng ta về sự tiến hóa hóa học của vũ trụ và các khả năng cho sự sống?
Để hiểu được sự tiến hóa hóa học của vũ trụ của chúng ta, chúng ta có thể bắt đầu với Vụ nổ lớn. Theo lý thuyết Big Bang, vũ trụ của chúng ta xuất hiện vào khoảng 13,7 tỷ năm trước. Đối với hầu hết các phần, chỉ có Hydrogen và Helium (và một rắc rắc của Lithium) tồn tại.
Vậy làm thế nào để chúng ta kết thúc với mọi thứ qua ba yếu tố đầu tiên trên bảng tuần hoàn?
Nói một cách đơn giản, chúng ta có thể cảm ơn các thế hệ ngôi sao trước đây. Hai phương pháp của nucleosythesis (tạo nguyên tố) trong vũ trụ là thông qua phản ứng tổng hợp hạt nhân bên trong lõi sao và siêu tân tinh đánh dấu sự kết thúc của nhiều ngôi sao trong vũ trụ của chúng ta.
Theo thời gian, qua sự ra đời của nhiều thế hệ ngôi sao, vũ trụ của chúng ta đã trở nên ít nghèo hơn kim loại (Lưu ý: nhiều nhà thiên văn học coi bất cứ thứ gì qua Hydrogen và Helium là kim loại). Khi các thế hệ sao trước đó chết đi, họ đã làm phong phú thêm các khu vực khác trong không gian, cho phép các khu vực hình thành sao trong tương lai có điều kiện cần thiết để hình thành các vật thể không phải là sao như hành tinh, tiểu hành tinh và sao chổi. Người ta tin rằng bằng cách hiểu cách vũ trụ tạo ra các nguyên tố nặng hơn, các nhà nghiên cứu sẽ hiểu rõ hơn về cách thức vũ trụ phát triển, cũng như các nguồn hóa học dựa trên carbon của chúng ta.
Vậy làm thế nào để các nhà thiên văn học nghiên cứu sự tiến hóa hóa học của vũ trụ của chúng ta?
Bằng cách đo tính kim loại (sự phong phú của các nguyên tố qua Hydrogen trên bảng tuần hoàn) của các vật thể thiên văn tại các dịch chuyển đỏ khác nhau, về cơ bản các nhà nghiên cứu có thể nhìn lại lịch sử vũ trụ của chúng ta. Khi được nghiên cứu, các thiên hà dịch chuyển đỏ cho thấy các bước sóng đã bị kéo dài (và bị đỏ, do đó thuật ngữ dịch chuyển đỏ) do sự giãn nở của vũ trụ của chúng ta. Các thiên hà có giá trị dịch chuyển đỏ cao hơn (được gọi là Hồi zv) cách xa thời gian và không gian hơn và cung cấp thông tin cho các nhà nghiên cứu về tính kim loại của vũ trụ sơ khai. Nhiều thiên hà ban đầu được nghiên cứu trong phần vô tuyến của phổ điện từ, cũng như hồng ngoại và thị giác.
Nhóm nghiên cứu từ Đại học Kyoto đã bắt đầu nghiên cứu tính kim loại của một thiên hà vô tuyến ở độ dịch chuyển cao hơn so với các nghiên cứu trước đây. Trong các nghiên cứu trước đây, những phát hiện của họ cho thấy kỷ nguyên chính của sự gia tăng kim loại xảy ra ở các dịch chuyển đỏ cao hơn, do đó cho thấy vũ trụ đã được làm giàu của Hồi giáo sớm hơn nhiều so với trước đây. Dựa trên những phát hiện trước đó, nhóm nghiên cứu đã quyết định tập trung nghiên cứu về thiên hà TN J0924-2201 - thiên hà vô tuyến xa nhất được biết đến với độ dịch chuyển z = 5.19.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng thiết bị FOCAS trên Kính viễn vọng Subaru để thu được phổ quang học của thiên hà TN J0924-2201. Trong khi nghiên cứu TN J0924-2201, lần đầu tiên, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra một đường phát thải carbon (Xem ở trên). Dựa trên việc phát hiện đường phát thải carbon, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng TN J0924-2201 đã trải qua quá trình tiến hóa hóa học đáng kể ở z> 5, do đó, rất nhiều kim loại đã có mặt trong vũ trụ cổ đại từ 12,5 tỷ năm trước.
Nếu bạn thích đọc các phát hiện của nhóm, bạn có thể truy cập vào bài báo Tính chất hóa học trong thiên hà vô tuyến xa nhất - Matsuoka, et al tại: http://arxiv.org/abs/1107.5116
Nguồn: Thông cáo báo chí của NAOJ
