Stjörnufræðingar finna leifar fyrstu stjarnanna í fjarlægum gasskýjum
Sævar Helgi Bragason
03. maí 2023
Fréttir
Efnasamsetning fjarlægra sprengistjörnuleifa kemur heim og saman við fyrstu stjörnurnar sem urðu til í alheiminum
Stjörrnufræðingar sem notuðu Very Large Telescope (VLT) ESO í Chile hafa í fyrsta sinn fundið efni sem fyrstu stjörnur alheims skildu eftir sig þegar þær sprungu. Stjörnufræðingarnir fundu þrjú fjarlæg gasský og passar efnasamsetning þeirra við fyrstu sprengisjörnurnar. NIðurstöðurnar hjálpa okkur að skilja eðli fyrstu stjarnanna sem urðu til eftir Miklahvell.
Talið er að fyrstu stjörnurnar sem urðu til í alheiminum hafi verið afar ólíkar nútíma stjörnum. Þær innihéldu einungis tvö einföldustu frumefnin, vetni og helíum, á meðan nútímastjörnur eins og sólin okkar innihalda líka þyngri frumefni.
Fyrstu stjörnurnar voru engin smásmíð - tugi eða hundruð sinnum efnismeiri en sólin okkar. Þær lifðu því hratt og dóu mjög ungar. Er þær sprungu í tætlur, sáðu þær þyngri frumefnum um geiminn. Næsta kynslóð stjarna varð til úr þessu auðgaða gasi og dreifðu síðan sjálfar enn meira af þungum frumefnum um geiminn þegar þær dóu.
Fyrstu stjörnurnar eru löngu horfnar en sjónaukar eins og Webb geimsjónaukinn geta komið auga á bjarma þeirra í árdaga alheimsins. Þá er líka hægt að nema frumefnin sem þær dreifðu í andarslitrunum og rannsaka þær þannig óbeint.
Fyrstu sprengistjörnurnar dreifðu mismunandi frumefnum, eins og kolefni, súrefni og magnesíumi úr ytri lögum sínum, allt eftir því hve massamiklar stjörnurnar og orkuríkar sprengingarnar voru. Sumar sprengistjörnurnar voru ekki nægilega orkuríkar til að dreifa enn þyngri frumefnum eins og járni, sem aðeins finnst í kjarna stjarnanna.
Hefði járn fundist í sprengistjörnuleifunum, hefði verið erfitt að vera viss um að efnið væri sannarlega ósnortið. Þess vegna leituðu stjörnufræðingar aðeins að járnsnauðum gasskýjum en auðugum af öðrum frumefnum, leifum orkuminni sprenginga.
Til að hjálpa sér við leitina notuðu stjörnufræðingar fyrirbæri sem kallast dulstirni. Dulstirni eru fjarlægar vetrarbrautir og sérstaklega skærar ljóslindir knúnar áfram af virkum risasvartholum í miðjunni. Þegar ljós frá dulstirninu ferðast um alheiminn ferðast það í gegnum gasský á leiðinni sem marka þannig spor sín í ljósinu.
Skýringarmynd sem sýnir hvernig ljós frá fjarlægum dulstirnum ferðast í gegnum gasský á leið sinni um geiminn. Mismunandi frumefni í gasskýinu skilja dökkar litrófslínur eftir í ljósinu sem sjónaukar eins og VLT ESO í Chile geta numið. Mynd: ESO/L. Calçada
Í mælingunum fundust þrjú órafjarlæg gasský sem innihéldu leifar fyrstu stjarnanna. Þessi ský birtast okkur um það bil 200 milljónum ára eftir Miklahvell. Í þeim er sáralítið járn en þeim mun meira af kolefni og öðrum frumefnum. Það eru fingraför fyrstu sprengistjarnanna.
Þessi sérkennilega efnasamsetning birtist okkur í mörgum elstu stjörnum Vetrarbrautarinnar. Telja stjörnufræðingar því að þær séu af annarri stjörnukynslóðinni, þeirri sem til varð úr öskustó fyrstu stjarnanna.
Í framtíðinni verða enn ítarlegri rannsóknir á leifum fyrstu stjarnanna gerðar með Extremely Large Telescope sem tekinn verður í notkun fyrir lok þessa áratugar.
Stjörnufræðingar finna leifar fyrstu stjarnanna í fjarlægum gasskýjum
Sævar Helgi Bragason 03. maí 2023 Fréttir
Efnasamsetning fjarlægra sprengistjörnuleifa kemur heim og saman við fyrstu stjörnurnar sem urðu til í alheiminum
Stjörrnufræðingar sem notuðu Very Large Telescope (VLT) ESO í Chile hafa í fyrsta sinn fundið efni sem fyrstu stjörnur alheims skildu eftir sig þegar þær sprungu. Stjörnufræðingarnir fundu þrjú fjarlæg gasský og passar efnasamsetning þeirra við fyrstu sprengisjörnurnar. NIðurstöðurnar hjálpa okkur að skilja eðli fyrstu stjarnanna sem urðu til eftir Miklahvell.
Talið er að fyrstu stjörnurnar sem urðu til í alheiminum hafi verið afar ólíkar nútíma stjörnum. Þær innihéldu einungis tvö einföldustu frumefnin, vetni og helíum, á meðan nútímastjörnur eins og sólin okkar innihalda líka þyngri frumefni.
Fyrstu stjörnurnar voru engin smásmíð - tugi eða hundruð sinnum efnismeiri en sólin okkar. Þær lifðu því hratt og dóu mjög ungar. Er þær sprungu í tætlur, sáðu þær þyngri frumefnum um geiminn. Næsta kynslóð stjarna varð til úr þessu auðgaða gasi og dreifðu síðan sjálfar enn meira af þungum frumefnum um geiminn þegar þær dóu.
Fyrstu stjörnurnar eru löngu horfnar en sjónaukar eins og Webb geimsjónaukinn geta komið auga á bjarma þeirra í árdaga alheimsins. Þá er líka hægt að nema frumefnin sem þær dreifðu í andarslitrunum og rannsaka þær þannig óbeint.
Fyrstu sprengistjörnurnar dreifðu mismunandi frumefnum, eins og kolefni, súrefni og magnesíumi úr ytri lögum sínum, allt eftir því hve massamiklar stjörnurnar og orkuríkar sprengingarnar voru. Sumar sprengistjörnurnar voru ekki nægilega orkuríkar til að dreifa enn þyngri frumefnum eins og járni, sem aðeins finnst í kjarna stjarnanna.
Hefði járn fundist í sprengistjörnuleifunum, hefði verið erfitt að vera viss um að efnið væri sannarlega ósnortið. Þess vegna leituðu stjörnufræðingar aðeins að járnsnauðum gasskýjum en auðugum af öðrum frumefnum, leifum orkuminni sprenginga.
Til að hjálpa sér við leitina notuðu stjörnufræðingar fyrirbæri sem kallast dulstirni. Dulstirni eru fjarlægar vetrarbrautir og sérstaklega skærar ljóslindir knúnar áfram af virkum risasvartholum í miðjunni. Þegar ljós frá dulstirninu ferðast um alheiminn ferðast það í gegnum gasský á leiðinni sem marka þannig spor sín í ljósinu.
Skýringarmynd sem sýnir hvernig ljós frá fjarlægum dulstirnum ferðast í gegnum gasský á leið sinni um geiminn. Mismunandi frumefni í gasskýinu skilja dökkar litrófslínur eftir í ljósinu sem sjónaukar eins og VLT ESO í Chile geta numið. Mynd: ESO/L. Calçada
Í mælingunum fundust þrjú órafjarlæg gasský sem innihéldu leifar fyrstu stjarnanna. Þessi ský birtast okkur um það bil 200 milljónum ára eftir Miklahvell. Í þeim er sáralítið járn en þeim mun meira af kolefni og öðrum frumefnum. Það eru fingraför fyrstu sprengistjarnanna.
Þessi sérkennilega efnasamsetning birtist okkur í mörgum elstu stjörnum Vetrarbrautarinnar. Telja stjörnufræðingar því að þær séu af annarri stjörnukynslóðinni, þeirri sem til varð úr öskustó fyrstu stjarnanna.
Í framtíðinni verða enn ítarlegri rannsóknir á leifum fyrstu stjarnanna gerðar með Extremely Large Telescope sem tekinn verður í notkun fyrir lok þessa áratugar.