Tín dụng hình ảnh: Harvard CfA
Những tính toán mới của một cặp nhà thiên văn học Harvard dự đoán rằng những ngôi sao giống như Mặt trời đầu tiên trong Vũ trụ là một mình; không có hành tinh hoặc sự sống. Sau khi chúng phát nổ dưới dạng siêu tân tinh và gieo mầm vũ trụ bằng vật liệu nặng hơn, các ngôi sao khác hình thành trong các vườn ươm sao. Thế hệ sao tiếp theo có lẽ có khối lượng và cấu tạo tương tự Mặt trời của chúng ta, nhưng có một lượng khoáng chất đủ để tạo ra các hành tinh đá như Trái đất. Phải mất một siêu tân tinh trước khi có đủ vật chất nặng mà các hành tinh có thể hình thành - có thể là 500 triệu đến 2 tỷ năm sau Vụ nổ lớn.
Đối với hầu hết mọi người, cụm từ Ngôi sao giống như Mặt trời gợi lên hình ảnh của một ngôi sao màu vàng thân thiện, ấm áp kèm theo một hành tinh có thể có khả năng nuôi dưỡng sự sống. Nhưng những tính toán mới của các nhà thiên văn học Harvard Volker Bromm và Abraham Loeb (Trung tâm vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian), đã được công bố hôm nay tại cuộc họp lần thứ 203 của Hiệp hội Thiên văn học Mỹ ở Atlanta, cho thấy những ngôi sao giống như Mặt trời đầu tiên di chuyển qua một vũ trụ không có hành tinh hoặc sự sống.
Cửa sổ cho sự sống mở ra vào khoảng 500 triệu đến 2 tỷ năm sau khi Big Bang, Loeb nói. Hàng tỷ năm trước, những ngôi sao có khối lượng thấp đầu tiên là những nơi cô đơn. Lý do cho sự cô độc trẻ trung đó có trong lịch sử vũ trụ của chúng ta.
Ở thời điểm bắt đầu
Thế hệ ngôi sao đầu tiên hoàn toàn không giống Mặt trời của chúng ta. Chúng là những ngôi sao lớn, nóng trắng, rất ngắn ngủi. Đốt cháy chỉ trong vài triệu năm, chúng sụp đổ và phát nổ như những siêu tân tinh rực rỡ. Những ngôi sao đầu tiên đó đã bắt đầu quá trình gieo hạt trong vũ trụ, lan truyền các yếu tố quan trọng như carbon và oxy, đóng vai trò là các khối xây dựng hành tinh.
Trước đây, với Lars Hernquist và Naoki Yoshida (cũng tại CfA), tôi đã mô phỏng những vụ nổ siêu tân tinh đầu tiên để tính toán sự tiến hóa của chúng và bao nhiêu nguyên tố nặng (các nguyên tố nặng hơn hydro hoặc helium) mà chúng tạo ra, Bromm nói. Bây giờ, trong tác phẩm này, Avi Loeb và tôi đã xác định rằng một siêu tân tinh thế hệ đầu tiên duy nhất có thể tạo ra đủ các nguyên tố nặng để cho phép các ngôi sao giống như Mặt trời đầu tiên hình thành.
Bromm và Loeb đã chỉ ra rằng nhiều ngôi sao thế hệ thứ hai có kích thước, khối lượng và do đó nhiệt độ tương tự Mặt trời của chúng ta. Những tính chất này là kết quả của ảnh hưởng làm mát của carbon và oxy khi các ngôi sao hình thành. Ngay cả sự phong phú nguyên tố thấp đến một phần mười nghìn người được tìm thấy trong Mặt trời đã chứng minh đủ để cho phép các ngôi sao nhỏ hơn, có khối lượng thấp như Mặt trời của chúng ta được sinh ra.
Tuy nhiên, những sự phong phú thấp đó đã cấm các hành tinh đá hình thành xung quanh những ngôi sao giống như Mặt trời đầu tiên do thiếu nguyên liệu thô. Chỉ khi các thế hệ sao tiếp theo sống, chết và làm phong phú môi trường giữa các vì sao với các nguyên tố nặng thì sự ra đời của các hành tinh, và chính sự sống, mới có thể trở thành có thể.
Cuộc sống của người Viking là một hiện tượng gần đây, tình trạng của Lo Loeb một cách dứt khoát. Chúng tôi biết rằng phải mất nhiều vụ nổ siêu tân tinh để tạo ra tất cả các nguyên tố nặng mà chúng ta tìm thấy ở đây trên Trái đất và trong Mặt trời và cơ thể của chúng ta.
Bằng chứng quan sát gần đây chứng thực phát hiện của họ. Các nghiên cứu về các hành tinh ngoài hệ mặt trời đã biết đã tìm thấy mối tương quan mạnh mẽ giữa sự hiện diện của các hành tinh và sự phong phú của các nguyên tố nặng (Kim loại kim) trong các ngôi sao của chúng. Đó là, một ngôi sao có tính kim loại cao hơn và các nguyên tố nặng hơn có nhiều khả năng sở hữu các hành tinh. Ngược lại, tính kim loại của sao càng thấp thì càng ít có khả năng có các hành tinh.
Bây giờ chúng tôi mới bắt đầu nghiên cứu ngưỡng kim loại cho sự hình thành hành tinh, vì vậy, thật khó để nói khi nào chính xác là cửa sổ cho sự sống mở ra. Nhưng rõ ràng, chúng tôi may mắn rằng tính kim loại của vật chất sinh ra hệ mặt trời của chúng ta đủ cao để Trái đất hình thành, ông Bromm nói. Chúng tôi nợ sự tồn tại của chúng tôi một cách rất trực tiếp với tất cả các ngôi sao có sự sống và cái chết trước sự hình thành của Mặt trời của chúng tôi. Và quá trình này bắt đầu ngay sau Vụ nổ lớn với những ngôi sao đầu tiên. Khi vũ trụ phát triển, nó dần dần gieo mầm với tất cả các yếu tố nặng cần thiết cho các hành tinh và sự sống hình thành. Do đó, sự tiến hóa của vũ trụ là một quá trình từng bước dẫn đến một ngôi sao G-2 ổn định có khả năng duy trì sự sống. Một ngôi sao chúng ta gọi là Mặt trời.
Nguồn gốc: Bản tin Harvard CfA
