Fonte immagine: CfA
Secondo i cosmologi, l'Universo primordiale aveva solo una miscela di idrogeno, elio e altri elementi più leggeri, ma nessuno degli elementi Heaver necessari per la vita - come il carbonio. A partire dai gas originali, si formarono stelle giganti - alcune erano 200 volte più grandi del nostro Sole - vissute per un breve periodo, spesso solo pochi milioni di anni. Queste stelle giganti hanno convertito fino al 50% del loro materiale in elementi di tessitore, principalmente ferro, prima di esplodere violentemente come supernovae. Il telescopio James Webb, che sarà lanciato dopo il 2011, sarà così sensibile che dovrebbe essere in grado di guardare indietro per vedere accadere queste supernovae.
L'universo primordiale era una sterile terra desolata di idrogeno, elio e un tocco di litio, che non conteneva nessuno degli elementi necessari per la vita come la conosciamo. Da quei gas primordiali nacquero stelle giganti 200 volte più grandi del Sole, bruciando il loro combustibile a un ritmo così prodigioso che visse solo per circa 3 milioni di anni prima di esplodere. Quelle esplosioni hanno sparso elementi come carbonio, ossigeno e ferro nel vuoto a velocità tremende. Nuove simulazioni dell'astrofisico Volker Bromm (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), Naoki Yoshida (National Astronomical Observatory of Japan) e Lars Hernquist (CfA) mostrano che la prima "più grande generazione" di stelle diffonde incredibili quantità di elementi così pesanti su migliaia di anni luce di spazio, seminando così il cosmo con la materia della vita.
Questa ricerca è pubblicata online su http://arxiv.org/abs/astro-ph/0305333 e sarà pubblicata in un prossimo numero di The Astrophysical Journal Letters.
"Siamo rimasti sorpresi dalla violenza delle prime esplosioni di supernova", afferma Bromm. "Un universo che si trovava in uno stato incontaminato di tranquillità è stato rapidamente e irreversibilmente trasformato da un colossale apporto di energia e di elementi pesanti, ponendo le basi per la lunga evoluzione cosmica che alla fine ha portato alla vita e ad esseri intelligenti come noi."
Circa 200 milioni di anni dopo il Big Bang, l'universo subì un drammatico scoppio di formazione stellare. Quelle prime stelle furono massicce e bruciavano rapidamente, fondendo rapidamente il loro combustibile a idrogeno in elementi più pesanti come carbonio e ossigeno. Verso la fine della loro vita, alla disperata ricerca di energia, quelle stelle bruciavano carbonio e ossigeno per formare elementi sempre più pesanti fino a raggiungere la fine della linea con il ferro. Poiché il ferro non può essere fuso per creare energia, le prime stelle sono poi esplose come supernovae, facendo esplodere gli elementi che avevano formato nello spazio.
Ognuna di quelle prime stelle giganti ha convertito circa metà della sua massa in elementi pesanti, in gran parte di ferro. Di conseguenza, ogni supernova ha lanciato fino a 100 masse solari di ferro nel mezzo interstellare. I colpi di morte di ogni stella aumentarono la generosità interstellare. Quindi, all'età notevolmente giovane di 275 milioni di anni, l'universo fu sostanzialmente seminato con metalli.
Quel processo di semina fu aiutato dalla struttura dell'universo infantile, dove piccole protogalassie a meno di un milionesimo della massa della Via Lattea si affollavano come persone su un'affollata carrozza della metropolitana. Le piccole dimensioni e le distanze tra queste protogalassie hanno permesso a una singola supernova di seminare rapidamente un volume significativo di spazio.
Le simulazioni di supercomputer di Bromm, Yoshida e Hernquist hanno mostrato che le esplosioni di supernova più energiche hanno emesso onde d'urto che hanno lanciato elementi pesanti fino a 3000 anni luce di distanza. Quelle onde d'urto hanno spazzato enormi quantità di gas nello spazio intergalattico, lasciando dietro di sé “bolle” calde e innescando nuovi cicli di formazione stellare.
L'esperto di supernova Robert Kirshner (CfA) afferma: “Oggi questa è una teoria affascinante, basata sulla nostra migliore comprensione di come funzionavano le prime stelle. In pochi anni, quando costruiremo il James Webb Space Telescope, il successore del telescopio spaziale Hubble, dovremmo essere in grado di vedere queste prime supernovae e testare le idee di Volker. Rimanete sintonizzati!"
Lars Hernquist osserva che la seconda generazione di stelle conteneva elementi pesanti della prima generazione: semi da cui potevano crescere pianeti rocciosi come la Terra. "Senza quella prima, la" più grande generazione "di stelle, il nostro mondo non esisterebbe."
Con sede a Cambridge, in Massachusetts, l'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics è una collaborazione congiunta tra lo Smithsonian Astrophysical Observatory e l'Harvard College Observatory. Gli scienziati della CfA, organizzati in sei divisioni di ricerca, studiano l'origine, l'evoluzione e il destino finale dell'universo.
Fonte originale: CfA News Release
