Si ritiene che le prime stelle si siano formate circa 100 milioni di anni dopo il Big Bang
"Archeologia Galattica" si riferisce allo studiostelle della seconda generazione per conoscere le caratteristiche fisiche delle prime stelle, scomparse solo decine di milioni di anni dopo il Big Bang. Nell'ambito dello studio della fisica computazionale, sono state simulate per la prima volta deboli supernove di prime stelle prive di metalli, il che ha permesso di rivelare i modelli di abbondanza di carbonio per la formazione stellare. Una fetta della densità, della temperatura e del contenuto di carbonio per il modello progenitore di 13 masse solari a volte (da sinistra a destra) 0,41, 15,22 e 29,16 milioni di anni dopo un'esplosione di supernova in una scatola con un lato di 2 kpc. Credito: Chiaki et al.
Quando le prime stelle prive di metallo collassarono eesplose, trasformandosi in supernove, formarono elementi più pesanti come il carbonio. Ciò ha dato origine a una nuova generazione di stelle. Un tipo di stelle di seconda generazione è chiamato stelle EMP (High Carbon Lean Metal). Per gli astrofisici sono come fossili. La loro composizione riflette la nucleosintesi o la fusione di elementi più pesanti delle prime stelle.
"Possiamo ottenere risultati dall'indirettomisurazioni per ricavare la distribuzione di massa delle stelle prive di metalli dalle abbondanze elementari delle stelle povere di metalli”, spiega Gen Chiaki, ricercatore post-dottorato presso il Center for Relativistic Astrophysicals presso il Georgia Institute of Technology.
Chiaki è l'autore principale dello studio che ha aperto la strada a deboli supernove di prime stelle prive di metalli. Il suo lavoro sta finalmente dando agli scienziati una comprensione teorica della loro formazione.
Un'animazione che mostra il processo di arricchimento del carbonio eferro proveniente da una supernova di prima generazione con una massa di 50 masse solari. Quattro pannelli mostrano densità, temperatura, contenuto di carbonio e ferro. Innanzitutto i metalli sono dispersi quasi sfericamente nell'area circostante (<14 milioni di anni dopo l'esplosione). I metalli quindi si espandono in direzione orizzontale mentre l'espansione si ferma in direzione verticale. Alla fine, i metalli ritornano nella regione centrale, dove si forma la successiva generazione di stelle. Credito: Chiaki et al.
Questo tipo di ricerca fa parte del campochiamata "archeologia galattica". Gli scienziati paragonano questo alla ricerca sotterranea di artefatti che raccontano la natura di società ormai lontane. Per gli astrofisici, la natura delle stelle scomparse da tempo può essere determinata dai loro resti fossili.
“Non possiamo vedere il primogenerazioni di stelle”, spiega il coautore dello studio John Wise, assistente professore presso il Centro di astrofisica relativistica presso il Georgia Institute of Technology. “È importante osservare questi 'fossili viventi' dell'Universo primordiale. Hanno le “impronte digitali” delle prime stelle, sostanze chimiche che si formarono nelle supernovae delle prime stelle”.
L'animazione mostra una bolla calda creata dauna supernova simulata di 50 masse solari su scala di mille anni luce. Al centro, una densa nuvola di gas si forma nuovamente a causa della compressione gravitazionale. La nuvola può essere ingrandita fino a diverse unità astronomiche. Nella regione più centrale, densi ammassi sono gli embrioni delle stelle. L'animazione mostra che le esplosioni di supernova possono causare la formazione di stelle di carbonio. Credito: Chiaki et al.
La simulazione creata dagli scienziati lo consentescopri da dove provengono i metalli e come le prime stelle e le loro supernove influenzano effettivamente questi fossili sopravvissuti fino ai giorni nostri.
Lo scopo di questa ricerca da parte degli scienziati è scoprirlol'origine di elementi come carbonio, ossigeno e calcio. Sono concentrati nei cicli ripetuti della materia tra il mezzo interstellare e le stelle. “I nostri corpi e il nostro pianeta sono fatti di carbonio e ossigeno, azoto e calcio. Il nostro lavoro è molto importante per scoprire l’origine di questi elementi che compongono le persone”, conclude l’autore dello studio.
Ricordiamo Carl Sagan, astrofisico americanoe un esobiologo, nel secolo scorso, disse che il fosforo nel DNA umano e il ferro nel sangue provengono da “materiale stellare”.
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