Bintang pertama meletup berbeza

Ahli astronomi mencari bukti selama sepuluh kali lebih kuat dan kuat supernovae asimetris

Dua mata air yang meluas dan bukannya awan letupan simetri: Supernovae dari bintang-bintang pertama dalam kosmos jelas berbeza daripada yang difikirkan sebelumnya (simulasi). Melanie Gonick
membaca dengan kuat

Font'nea bukannya awan letupan: Bintang-bintang pertama di alam semesta nampaknya meletup dengan cara yang luar biasa. Kerana supernovae mereka sepuluh kali lebih ganas daripada yang difikirkan sebelumnya dan masih sangat asimetris. Fon bahan ultra cepat mereka bahkan sampai ke galaksi jiran tanpa bintang dan mencetuskan pembentukan bintang pertama di sana, seperti yang dilaporkan penyelidik dalam "Jurnal Astrophysical".

Bintang pertama alam semesta kita tidak bersinar sampai beberapa ratus juta tahun selepas Big Bang. Mereka bukan sahaja mengakhiri zaman "gelap", tetapi juga mencipta unsur-unsur berat yang pertama. Kemudian, apabila bintang-bintang Populasi III ini meletup di supernova, mereka mengedarkan unsur-unsur ini dalam alam semesta dan juga diperkaya bintang-bintang yang bersebelahan dengan bahan tersebut.

Inilah yang kelihatan seperti supernova simetri klasik, di sini dengan contoh Nebula Ketam. NASA / CXC, J.Hester & A.Loll (ASU), NASA / JPL-Caltech / R.Gehrz (University of Minn.)

Tetapi bagaimana supernovae pertama kosmos ini lari dan betapa kuatnya mereka hanya dapat dihargai oleh para astronom. Kerana kehidupan mereka yang pendek, bintang-bintang pertama telah lama berlalu dan semua peninggalan yang dilihat dari letupan mereka hilang.

Bintang generasi kedua

Kini para ahli astronomi di sekitar Rana Ezzeddine dari Massachusetts Institute of Technology (MIT) telah mendapat gambaran yang baru - dan mengejutkan - mengenai kematian populasi bintang pertama ini. Pengantara maklumat ini bukan cahaya dari bintang-bintang pertama itu sendiri, tetapi salah satu pengganti mereka yang terdekat: bintang HE 1327-2326, sekitar 5, 000 tahun cahaya jauh.

"Bintang ini hanya mengandungi unsur-unsur yang lebih kecil kecuali hidrogen dan helium, " jelas rakan sekerja Ezzeddine, Anna Frebel. Sebagai contoh, kandungan besi HE 1327-2326 adalah kira-kira 400, 000 kali lebih rendah berbanding matahari. Ini menunjukkan bahawa cradle bintangnya sama-sama miskin logam. "Itulah sebabnya kita tahu bahawa bintang ini mesti terbentuk sebagai sebahagian daripada generasi kedua bintang, " kata penyelidik itu. paparan

Kelebihan seng mengejutkan

Silap mata di sini: Komposisi unsur bintang pengganti ini boleh menceritakan banyak tentang populasi bintang III dan akhir letupan mereka. Oleh itu, ahli astronomi kini telah mensasarkan HE 1327-2326 dengan Spektroskop Asal Kosmik Teleskop Angkasa Hubble. Instrumen ini menangkap tiga julat panjang gelombang UV dan unsur-unsur spektrum tersembunyi mereka dalam cahaya bintang.

Apabila ahli astronomi menilai data pertama, mereka mendapati sesuatu yang mengejutkan: garis yang menarik dalam spektrum cahaya mendedahkan bahawa bintang ini mengandungi sejumlah besar zink yang berkaitan dengan besi. "Saya masih ingat bagaimana kami mendapat data pertama dan melekatkan garisan seng ini, " kata Ezzeddine. "Kerana kita tidak percaya, kita mengulangi analisis beberapa kali." Tetapi tandatangan zink ini agak luar biasa untuk bintang-bintang miskin logam kekal.

Supernova "Normal" dihilangkan

Tetapi di manakah zink ini berasal? Untuk mengetahui, penyelidik melakukan simulasi di mana mereka mensimulasikan 10, 000 variasi supernovae primordial dan kesannya terhadap komposisi bintang berikut. Hasilnya: Letupan bintang yang agak lemah, klasik yang simetris, seperti yang diasumsikan untuk bintang pertama, tidak dapat menghasilkan tandatangan zink HE 1327-2326.

"Ini membolehkan kita menilai statistik supernovae yang lemah, separa-sfera sebagai sumber logam dalam HE 1327-2326, " kata Ezzeddine dan pasukannya. Frebel menambah, "Apabila bintang meletup seperti itu, sebahagian daripada bahannya disedut oleh lubang hitam yang dihasilkan." Ia hanya tidak meninggalkan sisa yang cukup untuk menyumbang lebihan pada pengganti yang berdekatan,

Air pancut ultra cepat

Sebaliknya, supernova HE 1327-2326 menyampaikan unsur-unsurnya pasti lebih kuat dan lebih asimetris. "Kami mendapati supernova pertama ini perlu lima hingga sepuluh kali lebih bertenaga daripada yang difikirkan sebelumnya, " kata Ezzeddine. Di samping itu, letupan ini mesti mengeluarkan sebahagian besar bahannya di dalam air pancut. Pengangkut bintang berlumba ke angkasa dengan kelajuan sehingga 40, 000 kilometer sesaat.

"Ini adalah bukti pertama bahawa supernovae tidak simetris wujud di alam semesta awal, " kata Ezzeddine. Itu mengubah idea kami tentang bagaimana bintang-bintang pertama meletup. "Air pancut letupan asimetris ini mungkin bermakna unsur-unsur berat dari kapal terbang bintang tidak sama rata antara bintang Gas telah diedarkan dan juga meletupkan ke dalam galaksi primordial jiran.

Trigger untuk pembentukan bintang di galaksi jiran

"Sebaik sahaja anda mempunyai beberapa unsur yang lebih berat sebagai tambahan kepada hidrogen dan helium, bintang baru boleh menjadi lebih mudah untuk mencipta sana, terutama yang lebih kecil, " jelas Frebel. Menurut ahli astronomi, jet kuat supernovae yang pertama ini dapat mencetuskan pembentukan bintang di galaksi jiran. "Bintang seperti HE 1327-2326 akan dicipta dalam sistem luar yang diperkaya, " kata penyelidik.

Senario sedemikian menumpahkan cahaya baru pada ra pembentukan bintang awal - dan juga dalam perjalanan unsur-unsur berat pertama menyebar di alam semesta. "Ide lama supernovae yang agak lemah pada bintang pertama tidak lama lagi akan menjadi usang, " kata Ezzeddine. (Astrophysical Journal, 2019; doi: 10.3847 / 1538-4357 / ab14e7)

Sumber: Institut Teknologi Massachusetts

- Nadja Podbregar