1
min read
A- A+
read
Elämälle tärkeää happea oli jo 500 miljoonan vuoden ikäisessä maailmankaikkeudessa

Happi on tuntemamme elämän kannalta keskeinen alkuaine. Se on syntynyt tähtien sisuksissa jylläävissä fuusioreaktioissa – uuden tutkimuksen mukaan jo maailmankaikkeuden vauvaiästä alkaen.

Markus Hotakainen
16.05.2018

Vetyä, heliumia ja litiumia lukuun ottamatta kaikki universumin alkuaineet – myös elämän kannalta keskeiset hiili, happi ja typpi – ovat tulosta tähtien ydinfuusiosta. Ikääntyvien tähtien räjähtäessä alkuaineet leviävät avaruuteen ja niiden määrä kasvaa tähtisukupolvesta toiseen.

ALMA-teleskoopilla (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) tehtyjen havaintojen perusteella happea on esiintynyt maailmankaikkeudessa jo 13,28 miljardia vuotta sitten eli vain 500 miljoonaa vuotta alkuräjähdyksen jälkeen. Universumin ikä oli tuolloin ainoastaan neljä prosenttia nykyisestä.

Jotta nuoreen galaksiin, joka tunnetaan luettelotunnuksella MACS1149-JD1, olisi ennättänyt kertyä havaittava määrä happea, sen tähtien on täytynyt syttyä loistamaan jo paljon aikaisemmin, vain 250 miljoonan vuoden ikäisessä maailmankaikkeudessa.

"Oli jännittävää nähdä kaikkein kaukaisimman hapen signaali", kertoo tutkimusta johtanut Takuya Hashimoto Osaka Sangyo -yliopistosta.

"Äärimmäisen kaukainen ja äärimmäisen nuori galaksi osoittaa hämmästyttävää kemiallista kypsyyttä", ihmettelee puolestaan Wei Zheng, jonka johdolla määritettiin galaksin etäisyys Hubble-avaruusteleskoopin avulla.

Supernovaräjähdysten seurauksena tähtienväliseen avaruuteen levinnyt happi kuumeni ja ionisoitui massiivisten tähtien voimakkaassa säteilyssä, ja alkoi hohtaa infrapunasäteilyn aallonpituuksilla.

Yli 13 miljardissa vuodessa maailmankaikkeuden laajeneminen on venyttänyt hapen lähettämän säteilyn aallonpituutta niin paljon, että nykyisin se on havaittavissa ALMA-teleskoopin rekisteröimällä millimetrialueella.

Itse asiassa hapen ja sitä sisältävän nuoren galaksin etäisyys määritettiin nimenomaan aallonpituudessa tapahtuneen muutoksen perusteella. Havainto varmistettiin Euroopan eteläisen observatorion VLT-teleskoopilla ja lisätietoa galaksista saatiin infrapuna-alueella toimivalla Spitzer-avaruusteleskoopilla.

Sen lisäksi, että happea ei ole koskaan aiemmin havaittu näin etäältä, MACS1149-JD1 on myös kaukaisin galaksi, jonka etäisyys on onnistuttu määrittämään tarkasti.

Tutkijat arvelevat, että galaksin tähdet syntyivät 250 miljoonaa vuotta alkuräjähdyksen jälkeen. Niiden voimakas säteily ja tähtituuli puhalsivat ylijääneen kaasun galaksista ulos, jolloin uusia tähtiä ei syntynyt pitkiin aikoihin.

Vasta noin 250 miljoonaa vuotta myöhemmin galaksiin oli kertynyt riittävästi kaasua uutta tähtisukupolvea varten. Uusien tähtien säteily puolestaan ionisoi edellisen sukupolven tuottaman hapen.

"Nyt tehdyn löydön ansiosta olemme päässeet tarkastelemaan tähtien kehityshistorian varhaisinta vaihetta", Hashimoto toteaa.

Tutkimuksesta kerrottiin NRAOn (National Radio Astronomy Observatory) uutissivulla ja se on julkaistu Nature-tiedelehdessä (maksullinen).

Kuvat: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / NASA/ESA Hubble Space Telescope / W. Zheng (JHU) / M. Postman (STScI) / the CLASH Team / Hashimoto et al. [otsikkokuva]; NRAO/AUI/NSF / S. Dagnello [taiteilijan näkemys]