Het bepalen van de exacte tijdlijn van het universum vormt een van de grootste uitdagingen binnen de astronomie. Omdat kosmische structuren over miljarden jaren evolueren, zoeken wetenschappers voortdurend naar betrouwbare methoden om de ouderdom van sterrenstelsels vast te stellen. In een recent onderzoek, dat is gepubliceerd in het vakblad Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, stellen astronomen van The Ohio State University voor om het element mangaan als een dergelijke chronometer in te zetten.
De focus van dit onderzoek ligt specifiek op de geïoniseerde, gasvormige vorm van het element, bekend als universetoday.com. Mangaan is een zeldzamer element dan ijzer en komt 100 keer minder vaak voor in de ruimte. De reden dat dit element tot nu toe beperkt werd gebruikt in astronomisch onderzoek, is dat het voornamelijk ultraviolet licht uitstraalt. Dit type straling is vanaf de aarde zeer moeilijk te detecteren, waardoor mangaan zelden werd geanalyseerd in supernova-restanten of gas- en stofwolken, ook wel H II-gebieden genoemd.
Om de bruikbaarheid van mangaan als tijdsmeter te begrijpen, is het essentieel om te kijken naar hoe zware elementen in het heelal ontstaan. Volgens spelen twee verschillende soorten supernova-explosies een rol bij de productie van elementen die zwaarder zijn dan ijzer. Enerzijds zijn er de Type II supernova's, die voortkomen uit zeer massieve sterren met een korte levensduur en al na enkele miljoenen jaren exploderen. Anderzijds zijn er de Type Ia supernova's, die pas miljarden jaren na de dood van stabielere sterren plaatsvinden.
Het cruciale verschil tussen deze twee processen is de snelheid en hoeveelheid waarin mangaan wordt geproduceerd. Mangaan wordt namelijk aanzienlijk vaker gevormd tijdens Type Ia supernova's. Dit betekent dat de totale hoeveelheid mangaan in het universum gestaag toeneemt naarmate de tijd verstrijkt. Door deze eigenschap te combineren met de aanwezigheid van ijzer, ontstaat er een meetbare indicator voor de kosmische tijd.
De kern van de voorgestelde methode is de analyse van de ratio tussen mangaan en ijzer. Omdat de productie van mangaan in Type Ia supernova's toeneemt naarmate het universum ouder wordt, stijgt de verhouding van mangaan ten opzichte van ijzer naarmate de tijd vordert. Door deze specifieke te meten in de vroege geschiedenis van het heelal, kunnen wetenschappers een nauwkeuriger beeld krijgen van de evolutie van sterrenstelsels en de vorming van sterren.
Hoewel theoretische modellen al eerder suggereerden dat mangaan zichtbaar zou zijn tijdens de laatste fasen van een supernova-overblijfsel, biedt dit onderzoek nu een concreet wetenschappelijk kader om deze waarneming als instrument te gebruiken. Door de samenstelling van verre gaswolken te bestuderen, hopen astronomen een scherpere tijdlijn van het universum op te stellen. De fungeert hiermee als een onverwachte, maar effectieve gids voor de kosmische tijdrekening.