Er wordt aangenomen dat de eerste sterren ongeveer 100 miljoen jaar na de oerknal ontstonden
"Galactische Archeologie" verwijst naar de studiesterren van de tweede generatie om meer te weten te komen over de fysieke kenmerken van de eerste sterren, die slechts tientallen miljoenen jaren na de oerknal verdwenen. Als onderdeel van de studie van de computationele fysica werden voor het eerst zwakke supernovae van metaalvrije eerste sterren gesimuleerd, wat het mogelijk maakte om de patronen van koolstof-overvloed voor stervorming te onthullen. Een deel van de dichtheid, temperatuur en koolstofgehalte voor het 13-zonnemassa voorlopermodel soms (van links naar rechts) 0,41, 15,22 en 29,16 miljoen jaar na een supernova-explosie in een doos met een zijde van 2 kpc. Krediet: Chiaki et al.
Toen de eerste metaalvrije sterren instortten enexplodeerden en veranderden in supernovae, ze vormden zwaardere elementen zoals koolstof. Hierdoor is een nieuwe generatie sterren ontstaan. Een type tweede generatie sterren wordt koolstofarme metalen (EMP) -sterren genoemd. Voor astrofysici zijn ze als fossielen. Hun samenstelling weerspiegelt nucleosynthese of fusie van zwaardere elementen van de eerste sterren.
‘Met indirecte resultaten kunnen we resultaten behalenmetingen om de massaverdeling van metaalvrije sterren af te leiden uit de elementaire overvloed van metaalarme sterren”, legt Gen Chiaki uit, een postdoctoraal onderzoeker bij het Center for Relativistic Astrophysics van het Georgia Institute of Technology.
Chiaki is de hoofdauteur van de studie die voor het eerst zwakke supernovae van metaalvrije eerste sterren modelleerde. Zijn werk geeft wetenschappers eindelijk een theoretisch inzicht in hun vorming.
Een animatie die het proces van koolstofverrijking laat zienijzer uit een supernova van de eerste generatie met een massa van 50 zonsmassa's. Vier panelen tonen dichtheid, temperatuur, koolstof- en ijzergehalte. Ten eerste zijn de metalen vrijwel bolvormig verspreid in de omgeving (<14 miljoen jaar na de explosie). De metalen zetten vervolgens uit in horizontale richting, terwijl de uitzetting in verticale richting stopt. Uiteindelijk keren de metalen terug naar het centrale gebied, waar de volgende generatie sterren wordt gevormd. Krediet: Chiaki et al.
Dit soort onderzoek maakt deel uit van het veldgenaamd "galactische archeologie." Wetenschappers vergelijken dit met ondergronds zoeken naar artefacten die vertellen over de aard van lang vervlogen samenlevingen. Voor astrofysici kan de aard van lang uitgestorven sterren worden bepaald aan de hand van hun versteende overblijfselen.
“De allereerste kunnen we niet ziengeneraties sterren”, legt co-auteur John Wise uit, assistent-professor aan het Center for Relativistic Astrophysics van het Georgia Institute of Technology. “Het is belangrijk om naar deze ‘levende fossielen’ uit het vroege heelal te kijken. Ze hebben de ‘vingerafdrukken’ van de eerste sterren – chemicaliën die in supernova’s uit de eerste sterren zijn gevormd.”
De animatie toont een hete luchtbel gemaakt dooreen gesimuleerde supernova van 50 zonsmassa's op een schaal van duizenden lichtjaren. In het midden vormt zich weer een dichte gaswolk als gevolg van zwaartekrachtcompressie. De wolk kan worden vergroot tot meerdere astronomische eenheden. In het meest centrale gebied zijn dichte clusters de embryo's van sterren. De animatie laat zien dat supernova-explosies koolstofsterren kunnen veroorzaken. Krediet: Chiaki et al.
De simulatie die wetenschappers hebben gemaakt, maakt dit mogelijkkijk waar metalen vandaan komen en hoe de eerste sterren en hun supernova's daadwerkelijk deze fossielen beïnvloeden die tot op de dag van vandaag bewaard zijn gebleven.
Het doel van dit onderzoek door wetenschappers is om erachter te komende oorsprong van elementen als koolstof, zuurstof en calcium. Ze zijn geconcentreerd in zich herhalende cycli van materie tussen het interstellaire medium en de sterren. “Ons lichaam en onze planeet zijn gemaakt van koolstof en zuurstof, stikstof en calcium. Ons werk is erg belangrijk om de oorsprong te achterhalen van deze elementen waaruit mensen bestaan”, besluit de auteur van het onderzoek.
Denk eens aan Carl Sagan, Amerikaans astrofysicusen als exobioloog zei hij in de vorige eeuw dat fosfor in het menselijk DNA en ijzer in zijn bloed afkomstig zijn van ‘stermateriaal’.
Lees ook
De jaarlijkse missie in het noordpoolgebied is afgelopen en de gegevens zijn teleurstellend. Wat staat de mensheid te wachten?
Kijk hoe de nieuwe Hummer obstakels op de weg overwint, bewegend als een krab
Op dag 3 van de ziekte verliezen de meeste COVID-19-patiënten hun reukvermogen en hebben ze vaak een loopneus