Τα άψυχα άστρα εξουσίαζαν το νεαρό Σύμπαν

Από το Κέντρο για την Αστροφυσική Harvard-Smithsonian, 11 Ιανουαρίου 2004

Στους περισσότερους ανθρώπους, η λέξη 'ήλιος' θυμίζει ένα φιλικό, θερμό κίτρινο άστρο που συνοδεύεται από μερικούς πλανήτες που ενδεχομένως να είναι ικανοί να φιλοξενήσουν ζωή. Αλλά νέοι υπολογισμοί από τους αστρονόμους Volker Bromm και Abraham Loeb του Χάρβαρντ (CfA), που αναγγέλθηκαν στη 203η συνεδρίαση της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας στην Ατλάντα, δείχνουν ότι τα πρώτα άστρα ήταν μόνο πυρακτωμένες σφαίρες, που κινούνταν μέσα σε ένα σύμπαν απαλλαγμένων από πλανήτες ή ζωή. 

"Η εποχή που θα μπορούσε να υπάρξει ζωή ξεκίνησε μεταξύ 500 εκατομμυρίων και 2 δισεκατομμυρίων ετών μετά το Big Bang", αναφέρει ο Loeb. "Δισεκατομμύρια έτη πριν, τα πρώτα άστρα με μικρή μάζα ήταν χωρίς πλανήτες. Η αιτία για εκείνη τη μοναξιά βρίσκεται στην ιστορία του Σύμπαντος".

Στην αρχή

Η πρώτη-πρώτη γενιά των αστεριών δεν ήταν καθόλου όπως ο ήλιος μας. Ήταν εκτυφλωτικά, ογκώδη αστέρια αλλά και πολύ βραχύβια. Έκαιγαν την πρώτη ύλη τους μόνο σε μερικά εκατομμύρια χρόνια, κατέρρεαν και στο τέλος με μια έκρηξη γίνονταν λαμπροί υπερκαινοφανείς.

Εκείνα τα πρώτα -πρώτα αστέρια άρχισαν τη διαδικασία σποράς των βαριών στοιχείων στο Σύμπαν, διαδίδοντας τα ζωτικής σημασίας στοιχεία όπως είναι ο άνθρακας και το οξυγόνο, τα οποία χρησιμοποιήθηκαν αργότερα σαν δομικά στοιχεία κατασκευής των πλανητών.

"Προηγουμένως, μαζί με τους Lars Hernquist και Naoki Yoshida (επίσης στο ίδιο Κέντρο Αστροφυσικής), κάναμε προσομοιώσεις εκείνων των πρώτων εκρήξεων σουπερνοβών για να υπολογίσουμε την εξέλιξή τους και την ποσότητα των βαριών στοιχείων (στοιχεία βαρύτερα από το υδρογόνο ή το ήλιο) που παρήγαγαν", λέει ο Bromm. "Τώρα, σε αυτήν την εργασία, ο Avi Loeb και εγώ καθορίσαμε ότι ένα σουπερνόβα πρώτης γενιάς θα μπορούσε να παραγάγει αρκετά βαριά στοιχεία, ούτως ώστε να μπορούν να σχηματιστούν τα πρώτα άστρα σαν τον ήλιο μας."

Οι Bromm και Loeb έδειξαν ότι πολλά άστρα της δεύτερης γενεάς είχαν μεγέθη, μάζες, και ως εκ τούτου θερμοκρασίες παρόμοιες με τον ήλιό μας. Αυτές οι ιδιότητές τους είχαν αιτία τη ψύξη του άνθρακα και του οξυγόνου, όταν σχηματίστηκαν τα αστέρια. Ακόμη και αν υπάρχουν στα άστρα πολύ μικρές ποσότητες αυτών των στοιχείων, περίπου το 10^-4 αυτών που βρίσκονται στον ήλιο μας, είναι αποδεδειγμένα ικανοποιητικές για να επιτρέψουν να γεννηθούν μικρά άστρα με μικρή μάζα όπως ο ήλιος μας.

Αλλά, αυτές οι ίδιες χαμηλές ποσότητες των βαριών στοιχείων απαγόρευαν να σχηματιστούν βραχώδεις πλανήτες γύρω από εκείνους τους πρώτους ήλιους- αστέρια κάτι που οφειλόταν στην έλλειψη πρώτων υλών. Μόνο, αφού δημιουργήθηκαν κι άλλες γενιές αστεριών, που έζησαν πέθαναν και εμπλούτισαν το διαστρικό μέσο με την κατάλληλη ποσότητα από βαριά στοιχεία έκαναν την εμφάνιση τους βραχώδεις πλανήτες, και έγινε δυνατή η ύπαρξη της ζωής.

"Η ζωή είναι ένα πρόσφατο φαινόμενο", δηλώνει κατηγορηματικά ο Loeb. "Ξέρουμε ότι χρειάστηκαν πολλές εκρήξεις σουπερνοβών για να γίνουν όλα τα βαριά στοιχεία που βρίσκουμε εδώ στη Γη και στον ήλιό μας και τα σώματά μας."

Τα πρόσφατα παρατηρητικά στοιχεία επιβεβαιώνουν την ανακάλυψή τους. Οι μελέτες των γνωστών εξωηλιακών πλανητών έχουν βρει έναν ισχυρό συσχετισμό μεταξύ της παρουσίας πλανητών και της αφθονίας βαριών στοιχείων (μέταλλα) στα αστέρια τους. Δηλαδή όταν ένα αστέρι έχει μεγάλες ποσότητες μετάλλων και βαριών στοιχείων είναι πιθανότερο να έχει και πλανήτες. Αντιθέτως, όσο μικρότερες ποσότητες βαριών στοιχείων έχει, τόσο πιο λίγη είναι η πιθανότητα να μην υπάρχουν πλανήτες στο άστρο.

"Τώρα ακριβώς αρχίζουμε να ερευνάμε τη σχέση των μετάλλων με την ικανότητα για το σχηματισμό πλανητών, έτσι είναι δύσκολο να ειπωθεί πότε ακριβώς άνοιξε το παράθυρο για την ύπαρξη της ζωής.

Αλλά σαφώς, είμαστε τυχεροί που στο ηλιακό μας σύστημα οι ποσότητες των μετάλλων ήταν μεγάλες κι έτσι σχηματίστηκε η Γη", αναφέρει ο Bromm.

"Οφείλουμε την ύπαρξή μας με έναν πολύ άμεσο τρόπο σε όλα τα αστέρια η ζωή και ο θάνατος των οποίων προηγήθηκε από το σχηματισμό του ήλιού μας και αυτή η διαδικασία άρχισε αμέσως μετά από την Μεγάλη Έκρηξη με τα πρώτα -πρώτα αστέρια.

"Όπως το σύμπαν εξελισσόταν, σταδιακά 'σπάρθηκε' με όλα τα βαριά στοιχεία που ήταν απαραίτητα για το σχηματισμό των πλανητών και της ζωής. Κατά συνέπεια, η εξέλιξη του σύμπαντος ήταν μια βαθμιαία διαδικασία που οδήγησε σε ένα σταθερό  δεύτερης γενιάς αστέρι ικανό να φιλοξενήσει ζωή. Αυτό το αστέρι που ονομάζουμε σήμερα Ήλιο."