بالنسبة لنا أشكال الحياة القائمة على الكربون ، الكربون هو جزء مهم إلى حد ما من التركيب الكيميائي للكون. وكم في وقت لاحق؟ في اكتشاف مدهش ، اكتشف العلماء الكربون في وقت مبكر جدًا من تاريخ الكون مما كان يعتقد سابقًا.
أفاد باحثون من جامعة إيمى وجامعة كيوتو بالكشف عن خطوط انبعاث الكربون في أبعد مجرة راديوية معروفة. استخدم فريق البحث كاميرا الأشياء الخافتة و Spectrograph (FOCAS) على تلسكوب Subaru لمراقبة المجرة الراديوية TN J0924-2201. عندما قام فريق البحث بالتحقيق في خط الكربون المكتشف ، توصلوا إلى وجود كميات كبيرة من الكربون بعد أقل من مليار عام من الانفجار العظيم.
كيف تساهم هذه النتيجة في فهمنا للتطور الكيميائي للكون وإمكانيات الحياة؟
لفهم التطور الكيميائي لكوننا ، يمكننا أن نبدأ مع الانفجار الكبير. وفقًا لنظرية الانفجار العظيم ، نشأ كوننا إلى الوجود منذ حوالي 13.7 مليار سنة. بالنسبة للجزء الأكبر ، لم يكن هناك سوى الهيدروجين والهليوم (ورش الليثيوم).
إذن كيف ننتهي بكل شيء بعد العناصر الثلاثة الأولى في الجدول الدوري؟
ببساطة ، يمكننا أن نشكر الأجيال السابقة من النجوم. هناك طريقتان للتركيب الخلوي (تكوين العناصر) في الكون هما عن طريق الاندماج النووي داخل النوى النجمية ، والمستعرات الأعظمية التي ميزت نهاية العديد من النجوم في الكون.
بمرور الوقت ، من خلال ولادة وموت عدة أجيال من النجوم ، أصبح كوننا أقل "فقيرة بالمعادن" (ملحوظة: يشير العديد من علماء الفلك إلى أي شيء سابق للهيدروجين والهليوم كمعادن "). مع اختفاء الأجيال السابقة من النجوم ، قاموا "بإثراء" مناطق أخرى في الفضاء ، مما سمح لمناطق تكوين النجوم المستقبلية بالظروف اللازمة لتشكيل أجسام غير نجوم مثل الكواكب والكويكبات والمذنبات. يعتقد أنه من خلال فهم كيفية خلق الكون لعناصر أثقل ، سيكون لدى الباحثين فهم أفضل لكيفية تطور الكون ، بالإضافة إلى مصادر الكيمياء القائمة على الكربون.
فكيف يدرس الفلكيون التطور الكيميائي لكوننا؟
من خلال قياس المعدن (وفرة العناصر السابقة للهيدروجين في الجدول الدوري) للأجسام الفلكية في الانزياحات الحمراء المختلفة ، يمكن للباحثين النظر في تاريخ الكون. عند دراستها ، تُظهر المجرات ذات الانزياح الأحمر أطوالًا موجية تمددت (وأحمر ، ومن ثم مصطلح الانزياح الأحمر) بسبب توسع الكون. إن المجرات التي لها قيمة انزياح أحمر أعلى (تُعرف باسم "z") هي أبعد مسافة في الزمان والمكان وتوفر للباحثين معلومات حول معدنية الكون المبكر. يتم دراسة العديد من المجرات المبكرة في الجزء الراديوي من الطيف الكهرومغناطيسي ، وكذلك الأشعة تحت الحمراء والبصرية.
شرع فريق البحث من جامعة كيوتو في دراسة معدنية المجرة الراديوية عند انزياح أحمر أعلى من الدراسات السابقة. في دراساتهم السابقة ، تشير النتائج التي توصلوا إليها إلى أن العصر الرئيسي لزيادة المعادن حدث في انزياحات حمراء أعلى ، مما يشير إلى أن الكون "تم إثرائه" في وقت أبكر بكثير مما كان يعتقد سابقًا. بناءً على النتائج السابقة ، قرر الفريق بعد ذلك تركيز دراساتهم على المجرة TN J0924-2201 - المجرة الراديوية الأكثر بعدًا والمعروفة بالانزياح الأحمر إلى z = 5.19.
استخدم فريق البحث أداة FOCAS على تلسكوب سوبارو للحصول على طيف ضوئي للمجرة TN J0924-2201. أثناء دراسة TN J0924-2201 ، اكتشف الفريق ، لأول مرة ، خط انبعاث الكربون (انظر أعلاه). بناءً على الكشف عن خط انبعاث الكربون ، اكتشف الفريق أن TN J0924-2201 قد شهد بالفعل تطورًا كيميائيًا كبيرًا عند z> 5 ، وبالتالي فإن وفرة من المعادن كانت موجودة بالفعل في الكون القديم منذ 12.5 مليار سنة مضت.
إذا كنت ترغب في قراءة نتائج الفريق ، فيمكنك الوصول إلى الورقة الخواص الكيميائية في المجرة الراديوية البعيدة - Matsuoka، et al على: http://arxiv.org/abs/1107.5116
المصدر: بيان صحفي من NAOJ
