Livets elementer kortlagt på tværs af Mælkevejen af ​​SDSS/APOGEE

At sige "vi er stjernestøv" kan være en kliché, men det er en ubestridelig kendsgerning, at de fleste af livets væsentlige elementer er lavet i stjerner.

"For første gang, vi kan nu studere fordelingen af ​​elementer på tværs af vores galakse, "siger Sten Hasselquist fra New Mexico State University." De elementer, vi måler, omfatter atomer, der udgør 97% af menneskekroppens masse. "

De nye resultater kommer fra et katalog med mere end 150, 000 stjerner; for hver stjerne, den indeholder mængden af ​​hver af næsten to dusin kemiske grundstoffer. Det nye katalog indeholder alle de såkaldte "CHNOPS-elementer"-kulstof, brint, nitrogen, ilt, fosfor, og svovl - kendt for at være byggestenene i alt liv på Jorden. Det er første gang, at der er foretaget målinger af alle CHNOPS -elementerne for et så stort antal stjerner.

Hvordan ved vi, hvor meget af hvert element en stjerne indeholder? Selvfølgelig, astronomer kan ikke besøge stjerner for at få en prøve af, hvad de er lavet af, så de bruger i stedet en teknik kaldet spektroskopi til at foretage disse målinger. Denne teknik deler lys - i dette tilfælde lys fra fjerne stjerner - ind i detaljerede regnbuer (kaldet spektre). Vi kan regne ud, hvor meget af hvert element en stjerne indeholder ved at måle dybden af ​​de mørke og lyse pletter i spektrene forårsaget af forskellige elementer.

Astronomer i Sloan Digital Sky Survey har foretaget disse observationer ved hjælp af APOGEE (Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment) spektrografen på 2,5m Sloan Foundation Telescope ved Apache Point Observatory i New Mexico. Dette instrument opsamler lys i den nær-infrarøde del af det elektromagnetiske spektrum og spreder det, som et prisme, at afsløre signaturer af forskellige elementer i stjernernes atmosfærer. En brøkdel af de næsten 200, 000 stjerner undersøgt af APOGEE overlapper med stikprøven af ​​stjerner målrettet NASA Kepler -missionen, som var designet til at finde potentielt jordlignende planeter. Det arbejde, der præsenteres i dag, fokuserer på halvfems Kepler -stjerner, der viser tegn på at være vært for stenede planeter, og som også er blevet undersøgt af APOGEE.

Mens Sloan Digital Sky Survey måske er bedst kendt for sine smukke offentlige billeder af himlen, siden 2008 har det været en spektroskopisk undersøgelse. De nuværende stjernekemiske målinger bruger et spektrograf, der registrerer infrarødt lys - APOGEE (Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment) spektrografen, monteret på 2,5 meter Sloan Foundation Telescope ved Apache Point Observatory i New Mexico.

Jon Holtzman fra New Mexico State University forklarer, at "ved at arbejde i den infrarøde del af spektret, APOGEE kan se stjerner på meget mere af Mælkevejen, end hvis den forsøgte at observere i synligt lys. Infrarødt lys passerer gennem det interstellare støv, og APOGEE hjælper os med at observere en bred vifte af bølgelængder i detaljer, så vi kan måle de mønstre, der er skabt af snesevis af forskellige elementer. "

Det nye katalog hjælper allerede astronomer med at få en ny forståelse af historien og strukturen af ​​vores galakse, men kataloget viser også en klar menneskelig forbindelse til himlen. Som den berømte astronom Carl Sagan sagde, "vi er lavet af stjernestoffer." Mange af de atomer, der udgør din krop, blev skabt engang i den fjerne fortid inde i stjerner, og disse atomer har foretaget lange rejser fra de gamle stjerner til dig.

Mens mennesker er 65% ilt i masse, ilt udgør mindre end 1% af massen af ​​alle grundstoffer i rummet. Stjerner er for det meste brint, men små mængder af tungere grundstoffer som ilt kan detekteres i stjernespektre. Med disse nye resultater, APOGEE har fundet flere af disse tungere elementer i den indre galakse. Stjerner i den indre galakse er også ældre, så dette betyder, at flere af livets elementer blev syntetiseret tidligere i de indre dele af galaksen end i de ydre dele.

Selvom det er sjovt at spekulere i, hvilken indflydelse den indre Galaxy -sammensætning kan have på, hvor livet dukker op, vi er meget bedre til at forstå dannelsen af ​​stjerner i vores galakse. Fordi processerne, der producerer hvert element, forekommer i bestemte stjernetyper og forløber med forskellige hastigheder, de efterlader specifikke signaturer i de kemiske overflodsmønstre målt ved SDSS/APOGEE. Det betyder, at SDSS/APOGEEs nye elemental overflodskatalog indeholder data, der kan sammenlignes med de forudsigelser, der er foretaget af modeller for galaksedannelse.

Jon Bird of Vanderbilt University, der arbejder med at modellere Mælkevejen, forklarer, at "disse data vil være nyttige til at gøre fremskridt med at forstå den galaktiske udvikling, efterhånden som der bliver lavet mere og mere detaljerede simuleringer af dannelsen af ​​vores galakse, kræver mere komplekse data til sammenligning. "

"Det er en stor menneskelig interessehistorie, at vi nu er i stand til at kortlægge overflod af alle de store elementer, der findes i menneskekroppen på tværs af hundredtusinder af stjerner i vores Mælkevej, "sagde Jennifer Johnson fra Ohio State University." Dette giver os mulighed for at lægge begrænsninger på, hvornår og hvor i vores galakse, livet havde de nødvendige elementer til at udvikle sig, en slags 'tidsmæssig galaktisk beboelig zone' ".

Kataloget over kemiske mængder, som disse kort blev genereret fra, er blevet offentliggjort som en del af SDSS 'trettende dataudgivelse, og er tilgængelig frit online for alle på www.sdss.org.