Углерод, неметаллический химический элемент, является ключевым строительным блоком всей жизни (по крайней мере, на Земле). Благодаря своей способности соединяться с множеством других элементов, таких как водород, кислород, азот и даже с самим собой, углерод считается необходимым для образования сложной жизни.
В первые миллионы лет после Большого взрыва углерода не существовало, так как ранняя Вселенная состояла только из легких элементов, таких как водород и гелий, и небольшого количества лития. Ученые полагают, что первые звезды, богатые тяжелыми элементами, произвели достаточное количество углерода для формирования планет примерно через миллиард лет после Большого взрыва.
Однако исследователи из Кембриджского университета существенно изменили эту временную шкалу после анализа данных космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST). В этих данных была обнаружена древняя галактика под названием GS-z12, находящаяся на расстоянии около 13 миллиардов световых лет, в которой ученые выявили следы углерода. Исследование, принятое к публикации в журнале Astronomy & Astrophysics и размещенное на сервере препринтов arXiv, показывает, что углерод существовал во Вселенной уже через 350 миллионов лет после Большого взрыва.
Ранее считалось, что углерод начал формироваться в значительных количествах лишь через миллиард лет после Большого взрыва. Но мы обнаружили, что углерод образовался гораздо раньше, возможно, это даже самый древний металл.
Спектрограф ближнего инфракрасного диапазона JWST (NIRSpec) позволяет анализировать свет этой галактики по его цветовому спектру. Это особенно важно, так как GS-z12 невероятно тусклая и в 100 000 раз менее массивная, чем наш Млечный Путь. Несмотря на это, JWST, затрачивая сотни часов на сбор света из этого удаленного уголка Вселенной, также использует свою решетку микрозатворов для одновременного наблюдения за другими объектами.
Химические элементы оставляют характерные следы в инфракрасном спектре, что позволяет ученым анализировать данные и определять состав ранней галактики. В GS-z12 были обнаружены следы углерода, кислорода и неона. Это открытие может изменить представления ученых о роли ранних звезд во Вселенной.
Мы были удивлены, увидев углерод так рано во Вселенной, так как считалось, что самые ранние звезды производили больше кислорода, чем углерода. Мы думали, что углерод обогащался значительно позже, через другие процессы, но его раннее появление говорит о том, что первые звезды могли функционировать иначе.
Исследователи предполагают, что ранние звезды при превращении в сверхновые могли выделять меньше энергии, чем считалось ранее. Это могло бы позволить углероду из внешних оболочек звезд быстрее распространяться по Вселенной, вместо того чтобы поглощаться коллапсирующими черными дырами.
Это открытие означает, что жизнь могла получить значительный старт раньше, чем считалось. И хотя эта жизнь могла бы сильно отличаться от нашей, вероятно, она также была бы основана на углероде.
