Az MIT kutatói felfedezték az univerzum legrégebbi csillagait | EatchbQ

SciTechDaily

Az MIT csillagászai felfedezték a világegyetem három legrégebbi csillagát, amelyek saját galaktikus szomszédságunkban élnek. A csillagok a Tejútrendszer „glóriájában” – a fő galaktikus korongot körülvevő csillagfelhőben – találhatók, és úgy tűnik, hogy 12-13 milliárd évvel ezelőtt keletkeztek, amikor a legelső galaxisok formálódtak. Kredit: Serge Brunier; NASA

A csillagászok három ősi csillagot fedeztek fel, amelyek keringenek A Tejút12-13 milliárd évvel ezelőtt keletkezett halo.

AZ ÉN A tudósok felfedezték a világegyetem három legrégebbi csillagát, amelyek történetesen saját galaktikus környékünkön laknak.

A több egyetemi hallgatót is magában foglaló csapat felfedezte a csillagokat a Tejútrendszer „glóriájában” – a csillagok felhőjében, amely az egész fő galaktikus korongot beborítja. A csapat elemzése alapján a három csillag 12 és 13 milliárd évvel ezelőtt keletkezett, amikor a legelső galaxisok formálódtak.

A tudósok megalkották a “SASS” csillagokat a kis felhalmozódott csillagrendszer csillagainak, mivel úgy vélik, hogy minden csillag egykor a saját kis primitív galaxisához tartozott, amely később elnyelte a nagyobb, de még mindig táguló Tejútrendszert. Ma már csak a három csillag maradt meg galaxisukból. A Tejút peremén keringenek, ahol a csapat gyanítja, hogy több túlélője lehet az ilyen ősi csillagoknak.

Új módszer az ősi csillagok tanulmányozására

“A galaxisok kialakulásáról ismereteink alapján ezeknek a legrégebbi csillagoknak feltétlenül ott kell lenniük” – mondja Anna Frebel, az MIT fizikaprofesszora. “A kozmikus családfánk részét képezik. És most új módunk van megtalálni őket.”

A hasonló SASS-csillagok feltárásával a kutatók azt remélik, hogy az ultrahalvány törpegalaxisok analógjaiként használhatják őket, amelyekről úgy tartják, hogy az univerzum első túlélő galaxisai közé tartoznak. Az ilyen galaxisok ma is érintetlenek, de túl távoliak és halványak ahhoz, hogy a csillagászok alaposan tanulmányozhassák őket. Mivel a SASS-csillagok valaha hasonló primitív törpegalaxisokhoz tartozhattak, de a Tejútrendszerben vannak, és mint ilyenek sokkal közelebb vannak, elérhető kulcsot jelenthetnek az ultrahalvány törpegalaxisok evolúciójának megértéséhez.

Ananda Santos, Casey Fienberg és Anna Frebel

A tudósok egy iratgyűjtőt tartanak tele a csillagokról az évek során gyűjtött adatokkal, beleértve a csillagok fényességét is. Balról jobbra: Ananda Santos, Casey Fienberg és Anna Frebel. Köszönet: A kutatók jóvoltából

“Most több analógot kereshetünk a Tejútrendszerben, amelyek sokkal fényesebbek, és tanulmányozhatjuk kémiai evolúciójukat anélkül, hogy ezekre a rendkívül halvány csillagokra kellene vadászni” – mondja Frebel.

Ő és kollégái május 14-én tették közzé eredményeiket a A Royal Astronomical Society (MNRAS) havi közleményei. A tanulmány társszerzői Mohammad Mardini, a jordániai Zarqa Egyetemről; Hillary Andales ’23; valamint a jelenlegi MIT-hallgatók Ananda Santos és Casey Fienberg.

Az osztályterem koncepciója nagy felfedezésekhez vezet

A csapat felfedezései az osztálytermi koncepcióból nőttek ki. 2022 őszén a Frebel elindított egy új kurzust, a 8.S30-at (Observational Stellar Archaeology), amelyben a hallgatók megtanulták az ősi csillagok elemzésének technikáit, majd ezeket az eszközöket olyan csillagokon alkalmazták, amelyeket korábban soha nem vizsgáltak, hogy meghatározzák azok eredetét.

“Míg a legtöbb óráinkat az alapoktól kezdve tanítják, ez az osztály azonnal az asztrofizikai kutatások élvonalába helyezett minket” – mondja Andales.

A diákok a Frebel által az évek során a Las Campanas Obszervatórium 20 méteres Magellan-Clay teleszkópjáról gyűjtött csillagadatok alapján dolgoztak. Az adatok nyomtatott példányait egy nagy iratgyűjtőben tartja az irodájában, amelyet a diákok átfésülve keresik az érdeklődésre számot tartó csillagokat.

Különösen régi csillagokat kerestek, amelyek hamarosan kialakultak Nagy durranás, amely 13,8 milliárd évvel ezelőtt történt. Ebben az időben az univerzum többnyire hidrogénből és héliumból, valamint nagyon kis mennyiségű egyéb kémiai elemből, például stronciumból és báriumból állt. Így a hallgatók a Frebel-kötőanyagon keresztül olyan csillagokat kerestek, amelyek spektrumát vagy csillagfény-méréseket mutattak, amelyek alacsony mennyiségű stronciumot és báriumot jeleztek.

Az ősi csillagok elemzése

Keresésük leszűkített három olyan csillagot, amelyeket eredetileg a Magellán-teleszkóp figyelt meg 2013 és 2014 között. A csillagászok soha nem követték nyomon ezeket a csillagokat, hogy értelmezzék spektrumukat és következtessenek eredetükre. Ezért tökéletes jelöltek voltak a Frebel osztály diákjai számára.

A diákok megtanulták, hogyan kell jellemezni egy csillagot, hogy felkészüljenek a három csillag spektrumának elemzésére. Mindegyikük kémiai összetételét különböző csillagmodellekkel tudták meghatározni. A csillagspektrum egy adott jellemzőjének intenzitása, amely a fény meghatározott hullámhosszának felel meg, egy adott elem adott mennyiségének felel meg.

Az elemzés befejezése után a tanulók bizonyosan arra a következtetésre jutottak, hogy a három csillag nagyon kevés stronciumot, báriumot és egyéb elemeket, például vasat tartalmaz, összehasonlítva referenciacsillagunkkal – saját Napunkkal. Valójában egy csillag kevesebb, mint 1/10 000 vasat tartalmazott a héliumhoz viszonyítva a mai Naphoz képest.

“Sok órát bámultam a számítógépet, és sok hibaelhárítást kellett végezni, kétségbeesett SMS-eket és e-maileket küldeni egymásnak, hogy rájöjjünk erre” – emlékszik vissza Santos. “Nagy tanulási görbe és különleges élmény volt.”

“Szökésben”

A csillagok alacsony kémiai mennyisége arra utal, hogy eredetileg 12-13 milliárd évvel ezelőtt keletkeztek. Valójában alacsony kémiai jellemzőik megegyeztek azzal, amit a csillagászok korábban mértek néhány régi, ultrahalvány törpegalaxisra. A csapat csillagai hasonló galaxisokból származnak? És hogyan kerültek a Tejútrendszerbe?

A kutatók egy pillantással ellenőrizték a csillagok keringési mintázatát és azt, hogyan mozognak az égen. A három csillag a Tejútrendszer különböző pontjain található, és a becslések szerint körülbelül 30 000 fényévnyire vannak a Földtől. (Referenciaként a Tejútrendszer korongja 100 000 fényév átmérőjű.)

A Gaia csillagászati ​​műhold megfigyelései alapján minden egyes csillag mozgását a galaktikus központ körül követve a csapat furcsa dolgot észlelt: a fő korong legtöbb csillagához képest, amelyek úgy mozognak, mint az autók a versenypályán, úgy tűnik, hogy mindhárom csillag rosszul jár. út. A csillagászatban ezt “retrográd mozgásnak” nevezik, és arra utal, hogy egy objektumot valamikor “akkretáltak” vagy máshonnan húztak be.

“Csak úgy tudod rávenni a sztárokat, hogy rossz irányba menjenek a banda többi tagjától, ha rossz irányba dobod őket” – mondja Frebel.

Jövőbeli kilátások és kutatás

Az a tény, hogy ez a három csillag teljesen más módon keringett, mint a galaktikus korong többi része, sőt még a haló is, valamint az alacsony kémiai mennyiségük, erős érvként szolgált amellett, hogy a csillagok valóban ősiek voltak, és régebbiek, kisebbek voltak. törpegalaxisok, amelyek véletlenszerű szögben estek a Tejútrendszerbe, és évmilliárdokkal később is folytatták makacs pályájukat.

Érdekelt, hogy a retrográd mozgás jellemző volt-e a csillagászok által korábban elemzett fényudvarban lévő más ősi csillagokra is, Frebel átnézett a tudományos szakirodalomban, és 65 másik csillagot talált, amelyek szintén alacsony stroncium- és báriumtartalommal rendelkeznek, és amelyek úgy tűnik, szintén ellentétesek a galaktikus áramlással.

“Érdekes módon mindegyik meglehetősen gyors – több száz kilométer per másodperc, és rossz irányba haladnak” – mondja Frebel. “Szökésben vannak! Nem tudjuk, hogy ez miért van így, de ez volt az a darab a kirakósban, amelyre szükségünk volt, és nem nagyon láttam előre, amikor elkezdtük.”

A csapat alig várja, hogy más ősi SASS-csillagokat találjanak, és most egy viszonylag egyszerű receptjük van erre: először meg kell keresni az alacsony kémiai mennyiségű csillagokat, majd követni a pályájukat a retrográd mozgás jelei után. A Tejútrendszer több mint 400 milliárd csillaga közül azt várják, hogy a módszer kis, de jelentős számú univerzum legrégebbi csillagát mutatja majd meg.

Azt tervezi, hogy idén ősszel újraindítja az órát, és csodálattal és hálával tekint vissza az első kurzusra és a három diákra, akik eredményeiket publikálásig vitték.

„Fantasztikus volt három egyetemistával dolgozni. Ez az első számomra” – mondja. “Ez valóban egy példa az MIT-módszerre. Mi igen. És aki azt mondja, hogy részt akarok venni, az megteheti, és jó dolgok történnek.”

Hivatkozás: Hillary Diane Andales, Ananda Santos Figueiredo, Casey Gordon Fienberg, Mohammad K Mardini és Anna Frebel “A legrégebbi alacsony neutront befogó elemcsillagok és eredete a régi törpegalaxisokban”, 2024. május 14. A Royal Astronomical Society havi közleményei.
DOI: 10.1093/mnras/stae670

Ezt a kutatást részben a Nemzeti Tudományos Alapítvány támogatta.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *