Kortlægning af stjernetræet

Astronomer låner principper anvendt i biologi og arkæologi til at bygge et slægtstræ af stjernerne i galaksen. Ved at studere kemiske signaturer fundet i stjernerne, de samler disse evolutionære træer og ser på, hvordan stjernerne dannede, og hvordan de er forbundet med hinanden. Signaturerne fungerer som en proxy for DNA-sekvenser. Det er beslægtet med kemisk mærkning af stjerner og danner grundlaget for en disciplin, astronomer omtaler som galaktisk arkæologi.

Det var Charles Darwin, WHO, i 1859 udgav sin revolutionære teori om, at alle livsformer nedstammer fra én fælles forfader. Denne teori har informeret evolutionær biologi lige siden, men det var et tilfældigt møde mellem en astronom og en biolog under middag på King's College i Cambridge, der fik astronomen til at tænke på, hvordan den kunne anvendes på stjerner i Mælkevejen.

Skriver i månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society, Dr Paula Jofré, fra University of Cambridge's Institute of Astronomy, beskriver, hvordan hun gik i gang med at skabe et fylogenetisk "livets træ", der forbinder en række stjerner i galaksen.

"Brug af algoritmer til at identificere stjernefamilier er en videnskab, der konstant er under udvikling. Fylogenetiske træer tilføjer en ekstra dimension til vores bestræbelser, hvorfor denne tilgang er så speciel. Træets grene tjener til at informere os om stjernernes delt historie, ”siger hun.

Holdet valgte toogtyve stjerner, herunder solen, at studere. De kemiske elementer er blevet omhyggeligt målt fra data fra jordbaserede højopløselige spektre taget med store teleskoper placeret i det nordlige Chile. Når familierne først blev identificeret ved hjælp af det kemiske DNA, deres udvikling blev undersøgt ved hjælp af deres alder og kinematiske egenskaber opnået fra rummissionen Hipparcos, forløberen for Gaia, rumfartøjet, der kredser om Jorden, der blev opsendt af European Space Agency og er næsten halvvejs gennem et 5-årigt projekt om at kortlægge himlen.

Stjerner er født fra voldsomme eksplosioner i galaksens gasskyer. To stjerner med de samme kemiske sammensætninger er sandsynligvis blevet født i den samme molekylære sky. Nogle lever længere end solsystemets alder og fungerer som fossile optegnelser over gassens sammensætning på det tidspunkt, hvor de blev dannet. Den ældste stjerne i prøven analyseret af holdet anslås at være næsten ti milliarder år gammel, som er dobbelt så gammel som Solen. Den yngste er 700 millioner år gammel.

I evolutionen, organismer er forbundet med et mønster af afstamning med modifikation, efterhånden som de udvikler sig. Stjerner er meget forskellige fra levende organismer, men de har stadig en historie med delt afstamning, da de er dannet af gasskyer, og bære den historie i deres kemiske struktur. Ved at anvende de samme fylogenetiske metoder, som biologer bruger til at spore afstamning i planter og dyr, er det muligt at udforske 'udviklingen' af stjerner i galaksen.

"Forskellene mellem stjerner og dyr er enorme, men de deler egenskaben ved at ændre sig over tid, og så begge kan analyseres ved at bygge træer fra deres historie", siger professor Robert Foley, fra Leverhulme Center for Human Evolutionary Studies i Cambridge.

Med et stigende antal datasæt, der bliver gjort tilgængelige fra både Gaia og mere avancerede teleskoper på jorden, og igangværende og fremtidige store spektroskopiske undersøgelser, astronomer rykker tættere på at være i stand til at samle ét træ, der forbinder alle stjernerne i Mælkevejen.

Paula Jofré et al. 'Kosmisk fylogeni:rekonstruere den kemiske historie af solkvarteret med et evolutionært træ' er udgivet af Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society .