Blog single photo

Ancient gas sky viser at de første stjernene må ha dannet seg veldig raskt - Phys.org

Astronomer fant en uberørt gasssky i nærheten av en av de fjerneste kvasarene som er kjent, sett bare 850 millioner etter Big Bang (1/14 av universets nåværende tidsalder). Gassskyen tar opp noe av lyset fra bakgrunnskvasaren, og etterlater signaturer som lar astronomer studere dens kjemiske sammensetning.� Dette er den fjerneste gassskyen som astronomer hittil har kunnet måle en metallisitet. Dette systemet har en av de minste mengder metaller som noen gang er identifisert i en gasssky, men forholdet mellom dets kjemiske elementer er fortsatt likt det som ble observert i mer utviklede systemer. Kreditt: Max Planck Society              Astronomer ledet av Eduardo Ba�ados fra Max Planck Institute for Astronomy har oppdaget en gasssky som inneholder informasjon om en tidlig fase av galakse og stjernedannelse, bare 850 millioner år etter Big Bang. Skyen ble funnet serendipitøst under observasjoner av en fjern kvasar, og den har egenskapene som astronomer forventer av forgjengerne til dagens dverggalakser. Når det gjelder relative forekomster, er skyens kjemi overraskende moderne, og viser at de første stjernene i universet må ha dannet seg veldig raskt etter Big Bang. Resultatene er publisert i Astrophysical Journal.                                                       Når astronomer ser på fjerne objekter, ser de nødvendigvis tilbake i tid. Gassskyen oppdaget av Ba�ados et al. er så fjern at lyset har tatt nesten 13 milliarder år å nå oss; omvendt, lyset som nå nå forteller oss hvordan gassskyen så ut for nesten 13 milliarder år siden, ikke mer enn rundt 850 millioner år etter Big Bang. For astronomer er dette en ekstremt interessant epoke. I løpet av de første hundre millioner årene etter Big Bang dannet de første stjernene og galakser seg, men detaljene om den kompliserte utviklingen er fremdeles stort sett ukjente. Denne veldig fjerne gassskyen var en suksessfull oppdagelse. Ba�ados, da ved Carnegie Institution for Science, og kollegene hans fulgte opp flere kvasarer fra en undersøkelse av 15 av de fjerneste kvasarene som er kjent (z�6.5), som var blitt utarbeidet av Chiara Mazzucchelli som en del av hennes Ph .D. forskning ved Max Planck Institute for Astronomy. Til å begynne med bemerket forskerne at kvasaren P183 + 05 hadde et ganske uvanlig spekter. Men da Ba�ados analyserte et mer detaljert spekter, oppnådd med Magellan Telescopes ved Las Campanas Observatory i Chile, erkjente han at det var noe annet som foregikk: De rare spektrale trekkene var sporene etter en gasssky som var veldig nær fjerne kvasar� en av de fjerneste gassskyer astronomer har ennå ikke kunnet identifisere. Tennes opp av en fjern kvasar Kvasarer er de ekstremt lyse aktive kjernene til fjerne galakser. Drivkraften bak lysstyrken er galakas sentrale supermassive sorte hull. Materiell som virvler rundt det sorte hullet (før det faller inn) varmer opp til temperaturer som når hundretusenvis av grader, og gir enorme mengder stråling. Dette gjør at astronomer kan bruke kvasarer som bakgrunnskilder for å oppdage hydrogen og andre kjemiske elementer i absorpsjon: Hvis en gasssky er direkte mellom observatøren og en fjern kvasar, vil noe av kvasarens lys bli absorbert.                                                                                      Astronomer kan oppdage denne absorpsjonen ved å studere kvasarspektret, det vil si den regnbuelignende nedbrytningen av kvasarets lys i de forskjellige bølgelengdeområdene. Opptaksmønsteret inneholder informasjon om gassskyens kjemiske sammensetning, temperatur, tetthet og til og med om skyens avstand fra oss (og fra kvasaren). Bak dette ligger det faktum at hvert kjemiske element har et "fingeravtrykk" av spektrallinjer�nære bølgelengder region der det elementets atomer kan avgi eller absorbere lys spesielt godt. Tilstedeværelsen av et karakteristisk fingeravtrykk avslører nærvær og overflod av et spesifikt kjemisk element. Ikke helt skyen de lette etter Fra spekteret til gassskyen, kunne forskerne umiddelbart fortelle avstanden til skyen, og at de så tilbake på de første milliard årene av kosmisk historie. De fant også spor etter flere kjemiske elementer, inkludert karbon, oksygen, jern og magnesium. Mengden av disse elementene var imidlertid liten, omtrent 1/800 ganger overflod i solenes atmosfære. Astronomer kaller summende alle elementer tyngre enn helium "metaller;" denne målingen gjør gassskyen til et av de mest metallfattige (og fjerne) systemene som er kjent i universet. Michael Rauch fra Carnegie Institution of Science, som er medforfatter av den nye studien, sier: "Etter at vi var overbevist om at vi så på uberørt gass bare 850 millioner år etter Big Bang, begynte vi å lure på om dette systemet fortsatt kunne beholde kjemiske signaturer produsert av den aller første generasjonen stjerner. " Å finne disse første generasjonene, såkalte "populasjon III" -stjernene er et av de viktigste målene for å rekonstruere universets historie. I det senere universet spiller kjemiske elementer som er tyngre enn hydrogen en viktig rolle i å la gassskyer kollapse for å danne stjerner. Men de kjemiske elementene, spesielt karbon, er selv produsert i stjerner og kastet ut i verdensrommet i supernovaeksplosjoner. For de første stjernene ville de kjemiske tilretteleggerne ganske enkelt ikke ha vært der, siden det rett etter Big Bang-fasen bare var hydrogen og heliumatomer. Det er det som gjør de første stjernene fundamentalt forskjellige fra alle senere stjerner. Analysen viste at skyens kjemiske sammensetning ikke var kjemisk primitiv, men i stedet var de relative forekomstene overraskende like de kjemiske forekomstene som ble observert i dagens intergalaktiske gassskyer. Forholdene mellom overflodene av tyngre elementer var veldig nær forholdene i det moderne universet. At denne gassskyen i det tidlige universet allerede inneholder metaller med moderne relative kjemiske forekomster, utgjør sentrale utfordringer for dannelsen av den første generasjonen stjerner. Så mange stjerner, så lite tid Denne studien innebærer at dannelsen av de første stjernene i dette systemet må ha begynt mye tidligere: de kjemiske utbyttene som var forventet fra de første stjernene, hadde allerede blitt slettet av eksplosjonene fra minst en generasjon flere stjerner. En spesiell tidsbegrensning kommer fra supernovaer av type Ia, kosmiske eksplosjoner som ville være nødvendige for å produsere metaller med de observerte relative forekomstene. Slike supernovaer trenger vanligvis rundt 1 milliard år å skje, noe som setter en alvorlig begrensning i alle scenarier for hvordan de første stjernene dannet seg. Nå som astronomene har funnet denne veldig tidlige skyen, leter de systematisk etter ytterligere eksempler. Eduardo Ba�ados sier: "Det er spennende at vi kan måle metallisitet og kjemiske overflod så tidlig i universets historie, men hvis vi ønsker å identifisere signaturene til de første stjernene, må vi undersøke enda tidligere i den kosmiske historien. I er optimistisk for at vi vil finne enda fjernere gasskyer, noe som kan hjelpe oss å forstå hvordan de første stjernene ble født. " Resultatene beskrevet her er publisert i Ba�ados et al., "Et metall�poor dempet Ly? -System ved rødforskyvning 6.4," i Astrophysical Journal.                                                                                                                                                                   Mer informasjon: Eduardo Banados, et al. Et metallfattig dempet Ly-alpha-system ved rødforskyvning 6.4. arXiv: 1903.06186v1 [astro-ph.GA]: arxiv.org/abs/1903.06186                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   Sitering:                                                  Ancient gas sky viser at de første stjernene må ha dannet seg veldig raskt (2019, 1. november)                                                  hentet 1. november 2019                                                  fra https://phys.org/news/2019-11-ancient-gas-cloud-stars-quickly.html                                                                                                                                       Dette dokumentet er underlagt copyright. Bortsett fra enhver rettferdig omgang for privat studier eller forskning, nei                                             del kan reproduseres uten skriftlig tillatelse. Innholdet er kun gitt til informasjonsformål.                                                                                                                                Les mer



footer
Top