Stjerners tungmetaller kan spore galaksernes historie

Astronomer har katalogiseret tegn på ni tungmetaller i det infrarøde lys fra superkæmpe og kæmpestjerner. Nye observationer baseret på dette katalog vil hjælpe forskere med at forstå, hvordan begivenheder som binære neutronstjernefusioner har påvirket den kemiske sammensætning og udvikling af vores egen Mælkevejsgalakse og andre galakser.

Lige efter Big Bang, universet indeholdt kun brint og helium. Andre grundstoffer blev dannet senere gennem kernefusion i stjerner eller voldsomme begivenheder som supernovaer eller binære neutronstjernefusioner. Imidlertid, detaljerne i de forskellige processer og deres relative bidrag er stadig dårligt forstået. Bedre forståelse af den kemiske udvikling af galakser er vigtig for at forstå, hvordan det rige elementmiljø på planeter som Jorden blev til. I særdeleshed, metaller, der er tungere end nikkel, kan bruges til at spore voldelige begivenheder såsom binære neutronstjernefusioner.

Et forskerhold med medlemmer fra University of Tokyo, Kyoto Sangyo Universitet, og NAOJ brugte den WINERED nær-infrarøde spektrograf på 1,3 m Araki-teleskopet ved Koyama Astronomical Observatory i Kyoto Japan til at lede efter tegn på tungmetaller i 13 supergigantiske og gigantiske stjerner. Stor, lyse superkæmpe og kæmpestjerner er nemme at observere, endda langt væk; og infrarødt lys har den fordel, at det stadig kan observeres i områder, hvor interstellart stof blokerer for synligt lys.

Hvert element, der er til stede i en stjerne, producerer en tydelig "signatur" i stjernens lys ved at absorbere specifikke bølgelængder af lys. Holdet sammenlignede spektret, den detaljerede bølgelængdeinformation, af hver stjerne til biblioteker indeholdende snesevis af teoretisk forudsagte absorptionslinjer og fandt ud af, at 23 linjer produceret af ni grundstoffer lige fra zink til dysprosium faktisk kunne observeres.

Baseret på disse resultater, astronomer kan nu måle niveauerne af disse tungmetaller i andre stjerner for at kortlægge den kemiske mangfoldighed og udvikling af Mælkevejen og andre galakser.

Studiet, med titlen "Identifikation af absorptionslinjer for tungmetaller i bølgelængdeområdet 0,97-1,32 μm, "er offentliggjort i Astrophysical Journal Supplement Serie den 8. januar, 2020.