MIT-tutkijat löytävät maailmankaikkeuden vanhimmat tähdet | Cilostazol

SciTechDaily

MIT:n tähtitieteilijät löysivät kolme maailmankaikkeuden vanhinta tähteä, ja ne asuvat omalla galaktisella naapurustollamme. Tähdet ovat Linnunradan “halossa” – päägalaktista kiekkoa ympäröivässä tähtipilvessä – ja ne näyttävät muodostuneen 12-13 miljardia vuotta sitten, kun ensimmäiset galaksit muodostivat. Luotto: Serge Brunier; NASA

Tähtitieteilijät löysivät kolme muinaista tähteä kiertävänsä Linnunrata‘s halo, muodostui 12-13 miljardia vuotta sitten.

MINUN tiedemiehet ovat löytäneet kolme maailmankaikkeuden vanhinta tähteä, ja ne sattuvat oleskelemaan omalla galaktisella naapurustollamme.

Ryhmä, johon kuuluu useita perustutkinto-opiskelijoita, löysi tähdet Linnunradan “halosta” – tähtipilvestä, joka ympäröi koko päägalaktisen levyn. Ryhmän analyysin perusteella kolme tähteä muodostuivat 12-13 miljardia vuotta sitten, jolloin ensimmäiset galaksit muodostivat.

Tiedemiehet ovat luoneet tähdet “SASS” pienille akkreettisille tähtijärjestelmän tähdille, koska he uskovat, että jokainen tähti kuului kerran omaan pieneen primitiiviseen galaksiinsa, joka myöhemmin imeytyi suurempaan, mutta edelleen laajentuvaan Linnunrataan. Nykyään kolme tähteä ovat kaikki, jotka ovat jäljellä vastaavista galakseistaan. He kiertävät Linnunradan laitamilla, missä ryhmä epäilee, että tällaisista muinaisista tähdistä voi olla enemmän eloonjääneitä.

Uusi menetelmä muinaisten tähtien tutkimiseen

“Näiden vanhimpien tähtien pitäisi ehdottomasti olla siellä, koska tiedämme galaksien muodostumisesta”, sanoo MIT:n fysiikan professori Anna Frebel. “Ne ovat osa kosmista sukupuutamme. Ja meillä on nyt uusi tapa löytää ne.”

Paljastamalla samankaltaisia ​​SASS-tähtiä tutkijat toivovat voivansa käyttää niitä analogeina ultrahameille kääpiögalakseille, joiden uskotaan olevan joitain universumin eloon jääneistä ensimmäisistä galakseista. Tällaiset galaksit ovat edelleen koskemattomia, mutta ovat liian kaukana ja himmeitä, jotta tähtitieteilijät voivat tutkia niitä syvällisesti. Koska SASS-tähdet saattoivat joskus kuulua samanlaisiin primitiivisiin kääpiögalakseihin, mutta ne ovat Linnunradalla ja sellaisenaan paljon lähempänä, ne voivat olla helppopääsyinen avain ultrahameiden kääpiögalaksien evoluution ymmärtämiseen.

Ananda Santos, Casey Fienberg ja Anna Frebel

Tiedemiehet pitävät kansiota täynnä tietoja tähdistä, joita he ovat keränneet vuosien varrella, mukaan lukien tähtien kirkkaus ajan mittaan. Vasemmalta oikealle: Ananda Santos, Casey Fienberg ja Anna Frebel. Luotto: tutkijoiden luvalla

“Nyt voimme etsiä Linnunradan analogeja, jotka ovat paljon kirkkaampia, ja tutkia niiden kemiallista kehitystä ilman, että meidän tarvitsee metsästää näitä erittäin heikkoja tähtiä”, Frebel sanoo.

Hän ja hänen kollegansa julkaisivat havaintonsa 14. toukokuuta Royal Astronomical Societyn (MNRAS) kuukausitiedotteet. Tutkimuksen kirjoittajat ovat Mohammad Mardini Zarqan yliopistosta Jordaniassa; Hillary Andales ’23; sekä nykyiset MIT-opiskelijat Ananda Santos ja Casey Fienberg.

Luokkahuonekonsepti johtaa suuriin löytöihin

Ryhmän löydöt kasvoivat luokkahuonekonseptista. Syksyllä 2022 Frebel käynnisti uuden kurssin, 8.S30 (Observational Stellar Archaeology), jossa opiskelijat oppivat tekniikoita muinaisten tähtien analysointiin ja sitten sovelsivat näitä työkaluja tähtiin, joita ei ollut koskaan aiemmin tutkittu niiden alkuperän määrittämiseksi.

“Vaikka suurin osa luokistamme opetetaan alusta alkaen, tämä luokka nosti meidät heti astrofysiikan tutkimuksen eturintamaan”, Andales sanoo.

Opiskelijat työskentelivät Frebelin vuosien aikana keräämien tähtitietojen perusteella Las Campanasin observatorion 20 jalan Magellan-Clay-teleskoopista. Hän säilyttää paperikopioita tiedoista toimistonsa suuressa kansiossa, jota opiskelijat läpikäyvät etsiäkseen kiinnostavia tähtiä.

Erityisesti he etsivät vanhoja tähtiä, jotka muodostuivat pian sen jälkeen Alkuräjähdys, joka tapahtui 13,8 miljardia vuotta sitten. Tuolloin maailmankaikkeus koostui enimmäkseen vedystä ja heliumista sekä hyvin vähäisistä määristä muita kemiallisia alkuaineita, kuten strontiumia ja bariumia. Joten opiskelijat etsivät Frebelin sideaineesta tähtiä, joilla oli spektrejä tai tähtien valon mittauksia, jotka osoittivat alhaisia ​​määriä strontiumia ja bariumia.

Muinaisten tähtien analyysi

Heidän hakunsa rajasi kolme tähteä, jotka Magellan-teleskooppi havaitsi alun perin vuosina 2013–2014. Tähtitieteilijät eivät koskaan seuranneet näitä tähtiä tulkitakseen niiden spektrejä ja päätelläkseen niiden alkuperää. Siksi he olivat täydellisiä ehdokkaita Frebelin luokan opiskelijoille.

Opiskelijat oppivat karakterisoimaan tähtiä valmistautuakseen kunkin kolmen tähden spektrien analysointiin. He pystyivät määrittämään kunkin kemiallisen koostumuksen eri tähtimallien avulla. Tähtien spektrin tietyn ominaisuuden intensiteetti, joka vastaa tiettyä valon aallonpituutta, vastaa tietyn elementin tiettyä runsautta.

Analyysinsa suoritettuaan opiskelijat päättelivät varmuudella, että näissä kolmessa tähdessä oli hyvin vähän strontiumia, bariumia ja muita alkuaineita, kuten rautaa, verrattuna niiden vertailutähteeseen – omaan aurinkoomme. Itse asiassa tähti sisälsi alle 1/10 000 raudan määrää heliumiin verrattuna nykyiseen aurinkoon.

“Kesti monta tuntia tuijottaa tietokonetta ja paljon vianetsintää, kiihkeästi tekstiviestien ja sähköpostien lähettämistä toisilleen tämän selvittämiseksi”, Santos muistelee. “Se oli suuri oppimiskäyrä ja erityinen kokemus.”

“Pakosalla”

Tähtien alhainen kemiallinen määrä viittaa siihen, että ne syntyivät alun perin 12-13 miljardia vuotta sitten. Itse asiassa niiden alhaiset kemialliset tunnusmerkit vastasivat sitä, mitä tähtitieteilijät olivat aiemmin mitanneet joidenkin vanhojen, erittäin heikkojen kääpiögalaksien osalta. Ovatko ryhmän tähdet peräisin samanlaisista galakseista? Ja miten ne syntyivät Linnunradalla?

Yhdellä silmäyksellä tutkijat tarkistivat tähtien kiertoradan ja kuinka ne liikkuvat taivaalla. Nämä kolme tähteä sijaitsevat eri paikoissa Linnunradan halossa, ja niiden arvioidaan olevan noin 30 000 valovuoden päässä Maasta. (Viite: Linnunradan levyn halkaisija on 100 000 valovuotta.)

Seuraamalla jokaisen tähden liikettä galaksin keskuksen ympäri Gaia-astrometrisen satelliitin havaintojen avulla tiimi huomasi oudon asian: verrattuna useimpiin pääkiekon tähtiin, jotka liikkuvat kuin autot kilparadalla, kaikki kolme tähteä näyttävät menevän pieleen. tapa. Tähtitiedessä tämä tunnetaan “takasuuntaisena liikkeenä” ja se on vihje siitä, että esine oli kerran “akkretoitu” tai vedetty sisään muualta.

“Ainoa tapa saada tähdet menemään väärään suuntaan muusta jengistä on heittää heidät väärään suuntaan”, Frebel sanoo.

Tulevaisuuden näkymät ja tutkimus

Se tosiasia, että nämä kolme tähteä kiertävät täysin eri tavoin kuin muut galaktisen kiekon osat ja jopa halo, yhdistettynä siihen, että niillä oli alhainen kemiallinen runsaus, antoi vahvan perusteen sille, että tähdet olivat todella muinaisia ​​ja kuuluivat kerran vanhempiin, pienempiin. kääpiögalaksit, jotka putosivat Linnunradalle satunnaisissa kulmissa ja jatkoivat sitkeitä kiertokulkujaan miljardeja vuosia myöhemmin.

Frebel tutki tieteellistä kirjallisuutta ja löysi 65 muuta tähteä, joiden strontiumia ja bariumia on vähän ja jotka näyttävät olevan myös galaktista virtausta vastaan.

“Mielenkiintoista kyllä, ne kaikki ovat melko nopeita – satoja kilometrejä sekunnissa ja kulkevat väärään suuntaan”, Frebel sanoo. “He pakenevat! Emme tiedä miksi näin on, mutta se oli palapelin pala, jota tarvitsimme, jota en aivan aavistanut, kun aloitimme.”

Ryhmä on innokas löytämään muita muinaisia ​​SASS-tähtiä, ja heillä on nyt suhteellisen yksinkertainen resepti tehdä niin: etsi ensin tähtiä, joiden kemiallinen määrä on alhainen, ja sitten seurata niiden kiertoradan merkkejä taaksepäin suuntautuvasta liikkeestä. Linnunradan yli 400 miljardista tähdestä he odottavat menetelmän näyttävän pienen mutta merkittävän määrän maailmankaikkeuden vanhimpia tähtiä.

Frebel aikoo käynnistää kurssin uudelleen tänä syksynä, ja hän muistelee ensimmäistä kurssia ja kolmea opiskelijaa, jotka veivät tulokset julkaisuun, ihaillen ja kiitollisena.

”On ollut mahtavaa työskennellä kolmen naisopiskelijan kanssa. Se on ensimmäinen minulle”, hän sanoo. “Se on todella esimerkki MIT-tavasta. Me teemme. Ja kuka tahansa sanoo “Haluan osallistua”, he voivat tehdä sen, ja hyviä asioita tapahtuu.”

Viite: Hillary Diane Andales, Ananda Santos Figueiredo, Casey Gordon Fienberg, Mohammad K Mardini ja Anna Frebel “Vanhimmat vähän neutroneja sieppaavat elementtitähdet ja alkuperä vanhoissa kääpiögalakseissa”, 14. toukokuuta 2024, Royal Astronomical Societyn kuukausitiedotteet.
DOI: 10.1093/mnras/stae670

Tätä tutkimusta tuki osittain National Science Foundation.

Leave a Reply

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