Astronomen Detecteren Grote Hoeveelheden Zuurstof In De Atmosfeer Van Ancient Star

[univers]

ARTISTIEK BEELD VAN DE SUPERNOVA-EXPLOSIES VAN DE EERSTE MASSIEVE STERREN DIE ZICH OP EEN MELKACHTIGE MANIER VORMDEN. DE STER J0815 + 4729 WERD GEVORMD UIT HET MATERIAAL DAT DOOR DEZE EERSTE SUPERNOVAE WERD UITGESTOTEN.
Credit: Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC)

Een internationaal team van astronomen van de University of California San Diego, het Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) en de University of Cambridge hebben grote hoeveelheden zuurstof gedetecteerd in de atmosfeer van een van de oudste en meest elementair uitgeputte sterren bekend - een "primitieve ster" wetenschappers noemen J0815 + 4729.

Deze nieuwe vondst, die werd gedaan met behulp van het WM Keck Observatorium op Maunakea in Hawaii om de chemische samenstelling van de oude ster te analyseren, geeft een belangrijke aanwijzing over hoe zuurstof en andere belangrijke elementen werden geproduceerd in de eerste generaties sterren in het universum.

Dit resultaat is heel opwindend. Het vertelt ons over enkele van de vroegste tijden in het universum met behulp van sterren in onze kosmische achtertuin, "zei Keck Observatory Chief Scientist John O'Meara. "Ik kijk ernaar uit om meer metingen zoals deze te zien, zodat we het vroegste zaaien van zuurstof en andere elementen in het jonge universum beter kunnen begrijpen."

Zuurstof is het derde meest voorkomende element in het universum na waterstof en helium en is essentieel voor alle vormen van leven op aarde, als de chemische basis van ademhaling en een bouwsteen van koolhydraten. Het is ook de belangrijkste elementaire component van de aardkorst. Zuurstof bestond echter niet in het vroege universum; het wordt gecreëerd door kernfusiereacties die diep in de meest massieve sterren voorkomen, die met massa's ongeveer 10 keer de massa van de zon of groter.

Het opsporen van de vroege productie van zuurstof en andere elementen vereist het bestuderen van de oudste sterren die nog bestaan. J0815 + 4729 is zo'n ster; het bevindt zich meer dan 5.000 lichtjaar verwijderd van het sterrenbeeld Lynx.

"Sterren zoals J0815 + 4729 worden aangeduid als halo-sterren," verklaarde UC San Diego-astrofysicus Adam Burgasser, een co-auteur van de studie. "Dit komt door hun ruwweg bolvormige verdeling over de Melkweg, in tegenstelling tot de meer bekende platte schijf van jongere sterren waaronder de zon."

Halo-sterren zoals J0815 + 4729 zijn echt oude sterren, waardoor astronomen al vroeg in de geschiedenis van het universum een ​​kijkje kunnen nemen in de productie van elementen.

Het onderzoeksteam observeerde J0815 + 4729 met behulp van de hoge resolutie Echelle Spectrometer (HIRES) van Keck Observatory op de 10m Keck I-telescoop. De gegevens, die meer dan vijf uur staren naar de ster gedurende een enkele nacht vereisten, werden gebruikt om de hoeveelheden van 16 chemische soorten in de atmosfeer van de ster te meten, inclusief zuurstof.

"De primitieve samenstelling van de ster geeft aan dat deze werd gevormd tijdens de eerste honderden miljoenen jaren na de oerknal, mogelijk uit het materiaal dat uit de eerste supernovae van de Melkweg werd verdreven", zei Jonay González Hernández, postdoctoraal onderzoeker Ramón y Cajal. en hoofdauteur van de studie.

De HIRES-gegevens van de Keck Observatory van de ster onthulden een zeer ongebruikelijke chemische samenstelling. Hoewel het relatief grote hoeveelheden koolstof, stikstof en zuurstof bevat - ongeveer 10, 8 en 3 procent van de hoeveelheden die in de zon worden gemeten - hebben andere elementen zoals calcium en ijzer een hoeveelheid van ongeveer een miljoenste van die van de zon.


Deze animatie illustreert het vroegste tijdperk van het universum, net na de oerknal, toen de eerste elementen van waterstof, helium en lithium in de nog steeds hete kosmos werden gecreëerd. Deze atomen verzamelden zich uiteindelijk om de eerste generatie massieve sterren te vormen, die op hun beurt zwaardere elementen zoals koolstof, zuurstof en stikstof produceerden. Terwijl deze massieve sterren explodeerden als supernovae, lieten ze deze zwaardere elementen vrij in het universum, en verzamelden zich uiteindelijk op sterren van de volgende generatie zoals J0815 + 4729, met zijn ongewoon hoge hoeveelheid zuurstof. Credit: Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC)

"Slechts een paar van dergelijke sterren zijn bekend in de halo van onze Melkweg, maar geen enkele heeft zo'n enorme hoeveelheid koolstof, stikstof en zuurstof in vergelijking met hun ijzergehalte," zei David Aguado, een postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Cambridge en co -auteur van de studie.

De zoektocht naar sterren van dit type omvat specifieke projecten die honderdduizenden stellaire spectra doorzoeken om enkele zeldzame bronnen zoals J0815 + 4729 te ontdekken, en vervolgens observaties om hun chemische samenstelling te meten. Deze ster werd voor het eerst geïdentificeerd in gegevens verkregen met de Sloan Digital Sky Survey (SDSS), en werd vervolgens gekenmerkt door het IAC-team in 2017 met behulp van de Grand Canarische telescoop in La Palma , Spanje.

“Dertig jaar geleden zijn we begonnen bij het IAC om de aanwezigheid van zuurstof in de oudste sterren van de Melkweg te bestuderen; die resultaten hadden al aangegeven dat dit element enorm werd geproduceerd in de eerste generaties supernovae. We konden ons echter niet voorstellen dat we een geval van verrijking zo spectaculair zouden vinden als dat van deze ster ”, aldus Rafael Rebolo, IAC-directeur en co-auteur van de studie.

OVER HUREN

De Echelle Spectrometer (HIRES) met hoge resolutie produceert spectra van afzonderlijke objecten met een zeer hoge spectrale resolutie, maar met een breed golflengtebereik. Het doet dit door het licht te scheiden in vele "strepen" van spectra gestapeld over een mozaïek van drie grote CCD-detectoren. HIRES staat bekend om het vinden van exoplaneten. Astronomen gebruiken HIRES ook om belangrijke astrofysische fenomenen zoals verre sterrenstelsels en quasars te bestuderen en kosmologische aanwijzingen te vinden over de structuur van het vroege universum, net na de oerknal.

https://iopscience.iop.org/article/10.3 ... 213/ab62ae

http://www.keckobservatory.org/ancientstar_oxygen/