Løst:Et af mysterierne med kuglehobe

En undersøgelse viser, at de mest massive stjerner i de sidste faser af deres liv er dem, der forurener det interstellare medium med nye kemiske grundstoffer, giver anledning til successive generationer af stjerner i disse 'astronomiske fossiler'.

Kuglehobe er sværme på omkring en million stjerner bundet sammen af ​​deres tyngdefelt og fordelt nogenlunde sfærisk, som er dannet af en enkelt sky af interstellar gas og støv. Da deres aldre er tæt på selve universets, de betragtes som ægte "astronomiske fossiler", fordi de bevarer oplysninger om den kemiske sammensætning og udviklingen af ​​galakser fra epokens oprindelse. I disse klynge dannes stjerner af forskellige størrelser, og ved at observere de mest massive stjerner, der stadig overlever, kan vi regne klyngens alder ud. Men siden for tyve år siden ved vi, at der er forskellige generationer af stjerner i en enkelt klynge. Og oprindelsen til disse på hinanden følgende generationer var uklar indtil nu.

Fagbladet The Astrophysical Journal Letters udgiver i dag en undersøgelse af et internationalt team, hvor Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) har deltaget, som løser dette mysterium om dannelsen og udviklingen af ​​kuglehobe i det tidlige univers. Ifølge denne undersøgelse er nøglen i den mest massive, udviklede AGB -stjerner (asymptotisk kæmpegren). Dette er det første bevis på, at disse stjerner spiller en grundlæggende rolle i kontaminationen af ​​det interstellare medium, hvorfra successive generationer af stjerner er dannet.

Paolo Ventura, astronom fra Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) og første forfatter til artiklen, nævnte betydningen af ​​AGB -stjernerne under sit nylige ophold på IAC som gæsteforsker fra Severo Ochoa, i hvilket tidsrum de arbejdede på undersøgelsen, der blev offentliggjort i dag. "Indtil nu", forklarer Aníbal García-Hernández, forsker ved IAC og artiklens anden forfatter, "forskellige forskellige typer stjerner var blevet udarbejdet som kandidater:supermassive stjerner, hurtigt roterende massive stjerner, massive interagerende binære filer, og massive AGB -stjerner. Denne forskning lukker debatten om, hvilke stjerner der forårsager denne proces, og løser en af ​​de fremragende ubekendte i dannelsen og udviklingen af ​​kuglehobe ", slutter han.

"Det næste trin", forklarer Flavia Dell'Agli, der for nylig sluttede sig til IAC som postdoktor, og hvem er papirets tredje forfatter, "vil være den systematiske analyse af alle de kuglehobe på den nordlige halvkugle, der allerede er observeret i APOGEE -projektet, såvel som det store antal af disse systemer, der vil blive observeret, starter næste forår, på den sydlige halvkugle i APOGEE-2 ".

AGB -stjernernes rolle

Historisk set kuglehobe er blevet brugt som laboratorier til undersøgelse af stjernernes udvikling, fordi man mente, at alle stjernerne i en kuglehob dannes på samme tid og dermed har samme alder. Men siden et par årtier siden har det været kendt, at næsten alle kuglehobberne indeholder flere stjernebestander. I den første generation af de kemiske mængder, for eksempel elementerne som aluminium og magnesium, vise sammensætningen af ​​det originale interstellare (eller intra-klynge) medium. På den korte tid (astronomisk) på kun 500 millioner år er mediet forurenet, og af dette medium dannes anden generation af stjerner. Forskere mener, at nogle af de mest massive stjerner i den første generation producerer og ødelægger de tunge elementer i deres indre ("nukleosyntese") og ved hurtigt massetab forurener det interstellare medium, hvor anden generation af stjerner derefter dannes med forskellige kemiske overflod. Men hvilke stjerner er ansvarlige for dette fænomen?

Forskere mistænkte de mest massive AGB -stjerner (asymptotisk kæmpe gren), som har mellem fire og otte gange solens masse, og nu har denne undersøgelse bekræftet mistanken. Til dette brugte de observationer af mængden af ​​magnesium og aluminium observeret af det internationale samarbejde Sloan Digital Sky Survey (SDSS-III) og specifik undersøgelse APOGEE (Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment) kombineret med teoretiske modeller for nukleosyntese i AGB-stjerner. De var i stand til for første gang at gengive antikorrelationen (en relation, hvor når den ene mængde vokser, falder den anden) mellem de to elementer i fem kuglehobe med meget forskellige metalliciteter (samlede metaller).

Produktionen af ​​aluminium og ødelæggelsen af ​​magnesium i stjernernes indre er meget følsom over for deres temperatur og generelle metallicitet, så de tilbyder en god diagnostik for at afsløre arten af ​​de forurenende stjerner. Jo højere temperaturen i zonen, hvor disse elementer stammer fra, bunden af ​​konvektionszonen inde i stjernen, jo mere aluminium der produceres og jo mere magnesium ødelægges. Det er også kendt, at temperaturen i denne zone stiger, når den samlede mængde metaller i stjernen falder. I massive AGB -stjerner forventes forskellige typer af disse antikorrelationer:ved meget lav metallicitet forventer vi mere aluminium og mere ødelæggelse af magnesium, og ved højere metallicitet, præcis det modsatte. Disse variationer i antikorrelationerne er præcis, hvad der observeres i de kugleholdige klynger, og er meget enig i de teoretiske forudsigelser for massive AGB -stjerner, som producerer disse elementer i deres interiør, og derefter skubbe dem ud under en fase med ekstremt hurtigt massetab.