Afbeelding tegoed: Harvard CfA
Nieuwe berekeningen door een paar Harvard-astronomen voorspellen dat de eerste 'zonachtige' sterren in het heelal alleen waren; verstoken van planeten of leven. Nadat ze als supernova's waren geëxplodeerd en het heelal hadden bezaaid met zwaardere materialen, vormden andere sterren zich in sterrenkwekerijen. De volgende generatie sterren was waarschijnlijk qua massa en samenstelling vergelijkbaar met onze eigen zon, maar er waren niet genoeg mineralen om rotsachtige planeten zoals de aarde te creëren. Het duurde een opeenvolging van supernova's voordat er voldoende zwaar materiaal was dat planeten konden vormen - waarschijnlijk 500 miljoen tot 2 miljard jaar na de oerknal.
Voor de meeste mensen doet de uitdrukking 'zonachtige ster' denken aan beelden van een vriendelijke, warmgele ster, vergezeld van een gevolg van planeten die mogelijk het leven kunnen voeden. Maar nieuwe berekeningen van Harvard-astronomen Volker Bromm en Abraham Loeb (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), die vandaag werden aangekondigd op de 203e bijeenkomst van de American Astronomical Society in Atlanta, laten zien dat de eerste zonachtige sterren eenzame bollen waren die door een universum zonder planeten of leven.
"Het raam voor het leven opende ergens tussen 500 miljoen en 2 miljard jaar na de oerknal", zegt Loeb. 'Miljarden jaren geleden waren de eerste lage-massa-sterren eenzame plaatsen. De reden voor die jeugdige eenzaamheid is ingebed in de geschiedenis van ons universum. '
In het begin
De allereerste generatie sterren leek helemaal niet op onze zon. Het waren witgloeiende, massieve sterren die van korte duur waren. Ze brandden slechts een paar miljoen jaar, stortten in en explodeerden als briljante supernovae. Die allereerste sterren begonnen het zaaiproces in het universum en verspreidden vitale elementen zoals koolstof en zuurstof, die dienden als planetaire bouwstenen.
"Eerder heb ik met Lars Hernquist en Naoki Yoshida (ook bij de CfA) die eerste supernova-explosies gesimuleerd om hun evolutie te berekenen en hoeveel zware elementen (elementen zwaarder dan waterstof of helium) ze produceerden", zegt Bromm. "In dit werk hebben Avi Loeb en ik vastgesteld dat een enkele supernova van de eerste generatie voldoende zware elementen zou kunnen produceren om de eerste zonachtige sterren te kunnen vormen."
Bromm en Loeb toonden aan dat veel sterren van de tweede generatie maten, massa's en dus temperaturen hadden die vergelijkbaar waren met onze zon. Die eigenschappen waren het gevolg van de afkoelende invloed van koolstof en zuurstof toen de sterren zich vormden. Zelfs elementaire overvloed zo laag als een tienduizendste die in de zon wordt gevonden, bleek voldoende om kleinere sterren met een lage massa zoals onze zon te laten geboren worden.
Maar diezelfde lage hoeveelheden verbood rotsachtige planeten om zich rond die eerste zonachtige sterren te vormen vanwege een gebrek aan grondstoffen. Pas toen verdere generaties sterren leefden, stierven en het interstellaire medium verrijkten met zware elementen, werd de geboorte van planeten en het leven zelf mogelijk.
'Het leven is een recent fenomeen', stelt Loeb ondubbelzinnig. "We weten dat er veel supernova-explosies nodig waren om alle zware elementen te maken die we hier op aarde en in onze zon en ons lichaam vinden."
Recent waarnemingsbewijs bevestigt hun bevinding. Studies van bekende exoplaneten hebben een sterke correlatie gevonden tussen de aanwezigheid van planeten en de overvloed aan zware elementen ("metalen") in hun sterren. Dat wil zeggen, een ster met een hogere metalliciteit en zwaardere elementen heeft meer kans op planeten. Omgekeerd geldt: hoe lager de metalliciteit van een ster, hoe kleiner de kans dat er planeten zijn.
"We zijn nu net begonnen met het onderzoeken van de metaaldrempel voor planeetvorming, dus het is moeilijk te zeggen wanneer precies het venster voor het leven is geopend. Maar het is duidelijk dat we het geluk hebben dat de metalliciteit van de materie die ons zonnestelsel heeft voortgebracht, hoog genoeg was om de aarde te vormen '', zegt Bromm. “We hebben ons bestaan op een heel directe manier te danken aan alle sterren wiens leven en dood aan de vorming van onze zon voorafgingen. En dit proces begon direct na de Big Bang met de allereerste sterren. Naarmate het universum evolueerde, zaaide het zichzelf geleidelijk met alle zware elementen die nodig zijn voor de vorming van planeten en leven. De evolutie van het universum was dus een stapsgewijs proces dat resulteerde in een stabiele G-2-ster die het leven in stand kon houden. Een ster die we de zon noemen. '
Oorspronkelijke bron: Harvard CfA News Release
