Künstlerische Darstellung der Emission von Wasser und Kohlenstoff in SPT0311-58. (ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Dagnello ) (NRAO) Es dauerte nicht lange, bis einige der lebensnotwendigen Zutaten auftauchten, nachdem das Universum entstanden war.
Einer neuen Analyse eines Galaxienpaares zu Beginn der Zeit zufolge war Wasser im Universum nur 780 Millionen Jahre nach der Zeit vorhanden Urknall – als das Universum gerade einmal 5 Prozent seines heutigen Alters hatte.
Dies deutet darauf hin, dass bei der Herstellung von Molekülen keine Zeit verschwendet wurde, obwohl schwere Elemente noch relativ selten waren.
Die Galaxien sind, zumindest so wie wir sie sehen, nachdem ihr Licht 12,88 Milliarden Jahre gereist ist, dabei, zu einer großen Galaxie zu verschmelzen, die zusammen als SPT0311-58 bekannt ist, und sie gehören zu den ältesten bekannten Galaxien im Universum.
Es wird angenommen, dass die durch ihre Wechselwirkungen verursachten Gravitationsstörungen eine Sternentstehungswelle auslösen, die das gesamte verfügbare molekulare Gas verbraucht. Aber es gibt immer noch so viel Gas, dass Astronomen hineinschauen und spektrale Signaturen erhalten konnten, die das Vorhandensein bestimmter Moleküle verraten.
„Durch hochauflösende ALMA-Beobachtungen (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) von molekularem Gas in dem Galaxienpaar, das zusammen als SPT0311-58 bekannt ist, konnten wir sowohl Wasser- als auch Kohlenmonoxidmoleküle in der größeren der beiden Galaxien nachweisen.“ sagt der Astronom Sreevani Jarugula der University of Illinois.
„Insbesondere Sauerstoff und Kohlenstoff sind Elemente der ersten Generation, und in den molekularen Formen Kohlenmonoxid und Wasser sind sie entscheidend für das Leben, wie wir es kennen.“
Da das Licht von Galaxien im frühen Universum so weit gereist ist, um uns zu erreichen, ist es sehr schwach und es ist viel schwieriger, Details zu erkennen als bei Galaxien, die relativ nahe bei uns liegen. Allerdings ist das interstellare Medium in diesen Galaxien reich an Staub, was dabei helfen kann, das Vorhandensein von Wasser aufzudecken.
Dieser Staub absorbiert die ultraviolette Strahlung von Sternen und gibt sie als Ferninfrarotlicht wieder ab, sagten die Forscher. Diese Infrarotstrahlung regt Wassermoleküle im interstellaren Medium an, was eine Emission erzeugt, die von einem empfindlichen Teleskop wie ALMA in Chile nachgewiesen werden kann.
Die Lokalisierung dieses Wassers zu einem so frühen Zeitpunkt in der Geschichte des Universums kann Wissenschaftlern helfen, den Ursprung und die Entwicklung der Bausteine des Lebens im Universum zu verstehen.
„Diese Galaxie ist die massereichste Galaxie, die derzeit bei hoher Rotverschiebung bekannt ist, also zu der Zeit, als das Universum noch sehr jung war.“ Jarugula erklärt.
„Verglichen mit anderen Galaxien im frühen Universum enthält sie mehr Gas und Staub, was uns viele potenzielle Möglichkeiten bietet, reichlich vorhandene Moleküle zu beobachten und besser zu verstehen, wie diese lebenserzeugenden Elemente die Entwicklung des frühen Universums beeinflusst haben.“
Die Untersuchung der Zusammensetzung der Molekülwolken, aus denen Sterne entstehen, kann uns helfen, besser zu verstehen, wie viel Gas vorhanden ist, wie schnell es in Sterne umgewandelt wird und wie viele Sterne sich im frühen Universum gebildet haben.
Dies war eine Zeit, in der die Geschwindigkeit der Sternentstehung nur als rasant beschrieben werden konnte – tausende Male produktiver als in jüngerer Zeit, aufgrund der großen Menge an Staub und Gas, aus denen sich Sterne bilden konnten.
„Diese Studie liefert nicht nur Antworten darauf, wo und in welcher Entfernung Wasser im Universum existieren kann, sondern wirft auch eine große Frage auf: Wie hat sich so früh im Universum so viel Gas und Staub zusammengeschlossen, um Sterne und Galaxien zu bilden?“ ' Sagt Jarugula .
„Die Antwort erfordert weitere Untersuchungen dieser und ähnlicher sternbildender Galaxien, um ein besseres Verständnis der strukturellen Bildung und Entwicklung des frühen Universums zu erhalten.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Das Astrophysikalische Journal .