Fuente de la imagen: CfA
Según los cosmólogos, el Universo temprano solo tenía una mezcla de hidrógeno, helio y otros elementos más ligeros, pero ninguno de los elementos pesados necesarios para la vida, como el carbono. A partir de los gases originales, se formaron estrellas gigantes, algunas de ellas 200 veces más grandes que nuestro Sol, que vivieron durante un breve tiempo, a menudo solo unos pocos millones de años. Estas estrellas gigantes convirtieron hasta el 50% de su material en elementos pesados, principalmente hierro, antes de explotar violentamente como supernovas. El telescopio James Webb, que se lanzará después de 2011, será tan sensible que debería poder mirar hacia atrás para ver cómo ocurren estas supernovas.
El universo primitivo era un páramo estéril de hidrógeno, helio y un toque de litio, que no contenía ninguno de los elementos necesarios para la vida tal como la conocemos. De esos gases primordiales nacieron estrellas gigantes 200 veces más masivas que el Sol, quemando su combustible a un ritmo tan prodigioso que vivieron solo unos 3 millones de años antes de explotar. Esas explosiones arrojaron elementos como carbono, oxígeno y hierro al vacío a velocidades tremendas. Nuevas simulaciones de los astrofísicos Volker Bromm (Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica), Naoki Yoshida (Observatorio Astronómico Nacional de Japón) y Lars Hernquist (CfA) muestran que la primera, la "mayor generación" de estrellas extendió cantidades increíbles de elementos tan pesados a través de miles de años luz de espacio, sembrando así el cosmos con las cosas de la vida.
Esta investigación se publica en línea en http://arxiv.org/abs/astro-ph/0305333 y se publicará en un próximo número de The Astrophysical Journal Letters.
"Nos sorprendió lo violentas que fueron las primeras explosiones de supernova", dice Bromm. "Un universo que estaba en un estado prístino de tranquilidad se transformó rápida e irreversiblemente por una entrada colosal de energía y elementos pesados, preparando el escenario para la larga evolución cósmica que eventualmente condujo a la vida y a seres inteligentes como nosotros".
Aproximadamente 200 millones de años después del Big Bang, el universo experimentó una explosión dramática de formación estelar. Esas primeras estrellas fueron masivas y de combustión rápida, fusionando rápidamente su combustible de hidrógeno en elementos más pesados como el carbono y el oxígeno. Cerca del final de sus vidas, desesperadas por obtener energía, esas estrellas quemaron carbono y oxígeno para formar elementos cada vez más pesados hasta llegar al final de la línea con hierro. Como el hierro no se puede fusionar para crear energía, las primeras estrellas explotaron como supernovas, haciendo explotar los elementos que habían formado en el espacio.
Cada una de esas primeras estrellas gigantes convirtió aproximadamente la mitad de su masa en elementos pesados, gran parte de hierro. Como resultado, cada supernova arrojó hasta 100 masas solares de hierro al medio interestelar. La agonía de cada estrella añadida a la generosidad interestelar. Por lo tanto, a la edad notablemente joven de 275 millones de años, el universo fue sembrado sustancialmente con metales.
Ese proceso de siembra fue ayudado por la estructura del universo infantil, donde las pequeñas protogalaxias de menos de un millón de la masa de la Vía Láctea se apiñaban como personas en un vagón de metro lleno de gente. Los pequeños tamaños y distancias entre esas protogalaxias permitieron a una supernova individual sembrar rápidamente un volumen significativo de espacio.
Las simulaciones de supercomputadoras de Bromm, Yoshida y Hernquist mostraron que las explosiones de supernova más enérgicas enviaron ondas de choque que arrojaron elementos pesados a una distancia de hasta 3.000 años luz. Esas ondas de choque arrastraron grandes cantidades de gas al espacio intergaláctico, dejando atrás "burbujas" calientes y desencadenaron nuevas rondas de formación de estrellas.
El experto en supernova Robert Kirshner (CfA) dice: “Hoy esta es una teoría fascinante, basada en nuestra mejor comprensión de cómo funcionaban las primeras estrellas. En unos años, cuando construyamos el telescopio espacial James Webb, el sucesor del telescopio espacial Hubble, deberíamos poder ver estas primeras supernovas y probar las ideas de Volker. ¡Manténganse al tanto!"
Lars Hernquist señala que la segunda generación de estrellas contenía elementos pesados de la primera generación, semillas de las que podrían crecer planetas rocosos como la Tierra. "Sin esa primera" gran generación "de estrellas, nuestro mundo no existiría".
Con sede en Cambridge, Massachusetts, el Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica es una colaboración conjunta entre el Observatorio Astrofísico Smithsoniano y el Observatorio Harvard College. Los científicos de CfA, organizados en seis divisiones de investigación, estudian el origen, la evolución y el destino final del universo.
Fuente original: Comunicado de prensa de CfA
