Przecław News

Informacje o Polsce. Wybierz tematy, o których chcesz dowiedzieć się więcej w Wiadomościach Przecławia.

Po wielu latach badań – odkryto pierwsze możliwe ślady pierwszych gwiazd we Wszechświecie

Po wielu latach badań – odkryto pierwsze możliwe ślady pierwszych gwiazd we Wszechświecie

Wrażenie tego artysty pokazuje pole gwiazd z populacji III, które pojawiły się zaledwie 100 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Astronomowie być może odkryli pierwsze ślady ich pradawnej pozostałości chemicznej w obłokach otaczających jeden z najbardziej odległych kwazarów, jakie kiedykolwiek odkryto. Źródło: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Spaceengine

Dowody na to, że gwiazda pierwszej generacji zginęła w eksplozji „supernowej”, zostały odkryte przez obserwację odległego kwazara przez Gemini.

Starożytne szczątki chemiczne pierwszych gwiazd, które rozświetliły wszechświat, mogły zostać odnalezione przez astronomów. Naukowcy odkryli niezwykłą proporcję pierwiastków, które, ich zdaniem, mogły pochodzić jedynie ze szczątków z masowej eksplozji gwiazdy pierwszej generacji o masie 300 mas Słońca, wykorzystując innowacyjną analizę odległego kwazara monitorowanego przez 8,1-metrowy Gemini North Teleskop na Hawajach, obsługiwany przez Inc. Narodowa Fundacja Naukowa NOIRLab.

Pierwsze gwiazdy najprawdopodobniej powstały, gdy wszechświat miał zaledwie 100 milionów lat, czyli mniej niż 1% swojego obecnego wieku. Te wczesne gwiazdy, znane jako populacja 3, były tak masywne, że umierając jako supernowe, rozrywały się, rozrzucając unikalną mieszankę ciężkich pierwiastków w przestrzeni międzygwiazdowej. Jednak pomimo starannych badań prowadzonych przez astronomów przez wiele lat, nie ma jeszcze jednoznacznych dowodów na istnienie tych starożytnych gwiazd.

Astronomowie uważają teraz, że odkryli pozostałości po eksplozji gwiazdy pierwszej generacji po zbadaniu jednego z najbardziej odległych znanych kwazarów za pomocą Gemini North Telescope, jednego z dwóch identycznych teleskopów, które tworzą Międzynarodowe Obserwatorium Gemini. Odkryli bardzo nietypowy skład przy użyciu innowacyjnej metody oznaczania pierwiastków chemicznych obecnych w obłokach wokół kwazara – materiał zawiera prawie 10 razy więcej żelaza niż magnezu niż proporcja tych pierwiastków, którą widzimy w naszym Słońcu.

Historia krok po kroku, aby znaleźć możliwe pierwsze ślady pierwszych gwiazd we wszechświecie

Opowieść krok po kroku o tym, jak astronomowie odkryli starożytne szczątki chemiczne pierwszych gwiazd, które oświetliły wszechświat. Źródło: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Spaceengine

Naukowcy uważają, że najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem tej uderzającej cechy jest to, że materię pozostawiła gwiazda pierwszej generacji, która eksplodowała jako niestabilna podwójna supernowa. Te niezwykle potężne wersje wybuchów supernowych nigdy nie były widziane, ale zakłada się, że oznaczają koniec życia gigantycznych gwiazd o masie od 150 do 250 mas Słońca.

Niestabilne wybuchy supernowych parami występują, gdy fotony w centrum gwiazdy spontanicznie przekształcają się w elektrony i pozytony – dodatnio naładowany antymateryjny odpowiednik elektronu. Ta zmiana kierunku zmniejsza ciśnienie promieniowania wewnątrz gwiazdy, pozwalając grawitacji przezwyciężyć je i doprowadzić do zapadnięcia się i późniejszej eksplozji.

W przeciwieństwie do innych supernowych, te dramatyczne wydarzenia nie pozostawiają żadnych gwiezdnych pozostałości, takich jak[{” attribute=””>neutron star or a black hole, and instead eject all their material into their surroundings. There are only two ways to find evidence of them. The first is to catch a pair-instability supernova as it happens, which is a highly unlikely happenstance. The other way is to identify their chemical signature from the material they eject into interstellar space.

Astronomowie mogli odkryć starożytne szczątki chemiczne pierwszych gwiazd, które oświetliły wszechświat. Korzystając z innowacyjnej analizy odległego kwazara zauważonego przez 8,1-metrowy teleskop Gemini North Telescope na Hawajach, który jest obsługiwany przez NOIRLab Narodowej Fundacji Nauki, naukowcy odkryli niezwykłą proporcję pierwiastków, które, jak mówią, mogą pochodzić tylko z wytworzonych szczątków. przez wszystkich innych. Eksplodująca gwiazda pierwszej generacji o mocy 300 mas Słońca. Źródło: Zdjęcia i filmy: PROGRAM/NOIRLab/NSF/AURA, S. Brunier/Digitized Sky Survey 2, E. Sławik, J.Polard Przetwarzanie obrazu: TA Rector (Uniwersytet Alaska Anchorage/NSF’s NOIRLab), M. Zamani (NSF’s NOIRLab) i D. de Martin (NOIRLab NSF) Muzyka: Stellardrone – Airglow

W ramach swoich badań astronomowie przeanalizowali wyniki wcześniejszych obserwacji wykonanych 8,1-metrowym teleskopem Gemini North Telescope przy użyciu spektrometru bliskiej podczerwieni Gemini (GNIRS). Dzieli widma światła emitowanego przez ciała niebieskie na składowe długości fal, które niosą informacje o elementach zawartych w obiektach. Gemini to jeden z nielicznych teleskopów tej wielkości z odpowiednim wyposażeniem do wykonywania takich obserwacji.

Jednak wywnioskowanie ilości każdego obecnego pierwiastka jest trudnym przedsięwzięciem, ponieważ jasność linii w widmie zależy od wielu innych czynników oprócz liczebności pierwiastka.

Dwóch współautorów analizy, Yuzuru Yoshii i Hiroaki Sameshima z Uniwersytet w TokioOdniósł się do tego problemu, opracowując metodę wykorzystania natężeń długości fal w widmie kwazarów do oszacowania obfitości obecnych tam pierwiastków. Korzystając z tej metody analizy widma kwazarów, oni i ich koledzy odkryli pozornie niski stosunek magnezu do żelaza.

„Było dla mnie jasne, że kandydatką do tego supernową byłaby niestabilna podwójna supernowa gwiazdy z populacji III, w której cała gwiazda eksploduje nie pozostawiając po sobie żadnych pozostałości” – powiedział Yoshi. „Byłem nieco zadowolony i zaskoczony, gdy odkryłem, że para supernowych dla gwiazdy o masie około 300 mas Słońca zapewnia stosunek magnezu do żelaza zgodny z niską wartością, jaką uzyskaliśmy dla kwazara”.

Poszukiwania chemicznych dowodów poprzedniej generacji gwiazd grupy C o dużej masie były prowadzone już wcześniej wśród gwiazd w kosmicznym halo.[{” attribute=””>Milky Way and at least one tentative identification was presented in 2014. Yoshii and his colleagues, however, think the new result provides the clearest signature of a pair-instability supernova based on the extremely low magnesium-to-iron abundance ratio presented in this quasar.

If this is indeed evidence of one of the first stars and of the remains of a pair-instability supernova, this discovery will help to fill in our picture of how the matter in the Universe came to evolve into what it is today, including us. To test this interpretation more thoroughly, many more observations are required to see if other objects have similar characteristics.

But we may be able to find the chemical signatures closer to home, too. Although high-mass Population III stars would all have died out long ago, the chemical fingerprints they leave behind in their ejected material can last much longer and may still linger on today. This means that astronomers might be able to find the signatures of pair-instability supernova explosions of long-gone stars still imprinted on objects in our local Universe.

“We now know what to look for; we have a pathway,” said co-author Timothy Beers, an astronomer at the University of Notre Dame. “If this happened locally in the very early Universe, which it should have done, then we would expect to find evidence for it.”

Reference: “Potential Signature of Population III Pair-instability Supernova Ejecta in the BLR Gas of the Most Distant Quasar at z = 7.54*” by Yuzuru Yoshii, Hiroaki Sameshima, Takuji Tsujimoto, Toshikazu Shigeyama, Timothy C. Beers and Bruce A. Peterson, 28 September 2022, The Astrophysical Journal.
DOI: 10.3847/1538-4357/ac8163

The study was funded by the National Science Foundation. 

READ  Naukowcy z NASA wykryli tsunami poprzez dudnienie w atmosferze