Nguồn hình ảnh: CfA
Theo các nhà vũ trụ học, Vũ trụ sơ khai chỉ có hỗn hợp hydro, heli và các nguyên tố nhẹ khác, nhưng không có nguyên tố nào nóng hơn cần thiết cho sự sống - như carbon. Từ các khí ban đầu, các ngôi sao khổng lồ hình thành - một số lớn gấp 200 lần Mặt trời của chúng ta - sống trong một thời gian ngắn, thường chỉ vài triệu năm. Những ngôi sao khổng lồ này đã chuyển đổi tới 50% vật chất của chúng thành các nguyên tố nóng hơn, chủ yếu là sắt, trước khi phát nổ dữ dội dưới dạng siêu tân tinh. Kính thiên văn James Webb, do được phóng sau năm 2011 sẽ rất nhạy nên nó có thể nhìn lại để xem những siêu tân tinh này xảy ra.
Vũ trụ ban đầu là một vùng đất hoang cằn cỗi của hydro, heli và một liên lạc của lithium, không chứa các yếu tố cần thiết cho sự sống như chúng ta biết. Từ những khí nguyên thủy đó đã sinh ra những ngôi sao khổng lồ lớn gấp 200 lần Mặt trời, đốt cháy nhiên liệu của chúng với tốc độ phi thường đến mức chúng chỉ sống được khoảng 3 triệu năm trước khi phát nổ. Những vụ nổ đã phun các nguyên tố như carbon, oxy và sắt vào khoảng trống với tốc độ khủng khiếp. Mô phỏng mới của các nhà vật lý thiên văn Volker Bromm (Trung tâm vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian), Naoki Yoshida (Đài quan sát thiên văn quốc gia Nhật Bản) và Lars Hernquist (CfA) cho thấy rằng các ngôi sao thế hệ đầu tiên, vĩ đại nhất của các ngôi sao của những năm ánh sáng của không gian, từ đó gieo mầm vũ trụ với những thứ của sự sống.
Nghiên cứu này được đăng trực tuyến tại http://arxiv.org/abs/astro-ph/0305333 và sẽ được xuất bản trong số phát hành sắp tới của The Astrophysical Journal Letters.
Chúng tôi đã rất ngạc nhiên bởi những vụ nổ siêu tân tinh đầu tiên dữ dội như thế nào Một vũ trụ ở trạng thái yên tĩnh nguyên sơ đã bị biến đổi nhanh chóng và không thể đảo ngược bởi một nguồn năng lượng khổng lồ và các nguyên tố nặng, tạo tiền đề cho sự tiến hóa vũ trụ lâu dài dẫn đến sự sống và những sinh vật thông minh như chúng ta.
Khoảng 200 triệu năm sau Vụ nổ lớn, vũ trụ đã trải qua một đợt bùng nổ mạnh mẽ về sự hình thành sao. Những ngôi sao đầu tiên đó rất lớn và cháy nhanh, nhanh chóng nung chảy nhiên liệu hydro của chúng thành các nguyên tố nặng hơn như carbon và oxy. Gần cuối đời, tuyệt vọng với năng lượng, những ngôi sao đó đã đốt cháy carbon và oxy để tạo thành các nguyên tố nặng hơn và nặng hơn cho đến khi đi đến cuối dòng bằng sắt. Vì sắt không thể hợp nhất để tạo ra năng lượng, những ngôi sao đầu tiên sau đó phát nổ thành siêu tân tinh, làm nổ tung các nguyên tố mà chúng đã hình thành trong không gian.
Mỗi ngôi sao khổng lồ đầu tiên đó đã chuyển đổi khoảng một nửa khối lượng của nó thành các nguyên tố nặng, phần lớn là sắt. Kết quả là, mỗi siêu tân tinh đã ném tới 100 khối sắt mặt trời vào môi trường liên sao. Cái chết của mỗi ngôi sao được thêm vào tiền thưởng giữa các vì sao. Do đó, ở độ tuổi trẻ đáng kể là 275 triệu năm, vũ trụ đã được gieo hạt bằng kim loại.
Quá trình gieo hạt đó được hỗ trợ bởi cấu trúc của vũ trụ trẻ sơ sinh, nơi các sinh vật nhỏ nhỏ hơn một phần triệu khối lượng của Dải Ngân hà chen chúc nhau như những người trên một chiếc xe điện ngầm đông đúc. Các kích thước nhỏ và khoảng cách giữa các protogalaxies cho phép một siêu tân tinh riêng lẻ nhanh chóng gieo mầm một khối lượng không gian đáng kể.
Các mô phỏng siêu máy tính của Bromm, Yoshida và Hernquist cho thấy các vụ nổ siêu tân tinh mạnh mẽ nhất đã phát ra sóng xung kích làm bay các nguyên tố nặng cách xa tới 3.000 năm ánh sáng. Những sóng xung kích đó đã quét một lượng khí khổng lồ vào không gian liên thiên hà, để lại những bong bóng nóng bỏng, các dòng chữ nóng bỏng và kích hoạt các vòng hình thành sao mới.
Chuyên gia siêu tân tinh Robert Kirshner (CfA) cho biết, Hôm nay đây là một lý thuyết hấp dẫn, dựa trên sự hiểu biết tốt nhất của chúng tôi về cách các ngôi sao đầu tiên hoạt động. Trong một vài năm, khi chúng ta chế tạo Kính thiên văn vũ trụ James Webb, kế thừa của Kính thiên văn vũ trụ Hubble, chúng ta sẽ có thể nhìn thấy những siêu tân tinh đầu tiên này và thử nghiệm những ý tưởng của Volker. Giữ nguyên!"
Lars Hernquist lưu ý rằng thế hệ sao thứ hai chứa các nguyên tố nặng từ thế hệ thứ nhất - hạt giống từ đó các hành tinh đá như Trái đất có thể phát triển. Nếu không có điều đó trước tiên, ’thế hệ lớn nhất của các ngôi sao, thế giới của chúng ta sẽ không tồn tại.
Có trụ sở tại Cambridge, Mass., Trung tâm vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian là sự hợp tác giữa Đài quan sát vật lý thiên văn Smithsonian và Đài quan sát của Đại học Harvard. Các nhà khoa học CfA, được tổ chức thành sáu bộ phận nghiên cứu, nghiên cứu nguồn gốc, sự tiến hóa và số phận cuối cùng của vũ trụ.
Nguồn gốc: Bản tin CfA
