Forskere orkestrerer en symfoni af stjernerne

Et nyt stjernebibliotek er blevet skabt af britiske og amerikanske videnskabsmænd for at, for første gang, give os et vindue af forståelse til vores og andre galakser.

Astronomer fra Sloan Digital Sky Survey (SDSS) annoncerede i dag åbningen af ​​et nyt "stjernebibliotek", der indeholder spektre af tusindvis af stjerner i Mælkevejen.

I årtier, astronomer har forsøgt at finde ud af, hvilken unik blanding af stjerner, der bedst forklarer det lys, vi ser fra enhver fjern galakse. Biblioteket vil hjælpe astronomer med at forstå ikke kun vores egen galakse, men galakser på tværs af universet.

Meddelelsen kom på det årlige møde i American Astronomical Society i Seattle, USA.

Det nye bibliotek er kendt som "MaNGA Stellar Library, " opkaldt efter SDSS's Mapping Nearby Galaxies at Apache Point Observatory (MaNGA) undersøgelse, den var designet til at understøtte. MaNGA's mål er at forstå den detaljerede indre struktur af galakser. Fordi galakser er lavet af stjerner, så forståelse af en galakse kræver forståelse af stjernerne, der udgør den.

Renbin Yan fra University of Kentucky og hovedefterforsker af MaNGA Stellar Library-projektet, sagde:"Det er lidt ligesom at høre en symfoni. Vi hører lyden fra hele orkestret på én gang, men vi kan kun forstå musikken, hvis vi ved, hvilke instrumenter der spiller." For galakser, "musikken" er lyset, der kommer fra blandingen af ​​stjerner, der udgør en galakse, sammen med dens detaljerede historie om stjernedannelse. Problemet er, at andre galakser er så langt væk, at astronomer ikke kan skelne individuelle stjerner i dem. Løsningen er at studere tusindvis af stjerner i vores egen Mælkevej. Når de først har identificeret alle de mulige "instrumenter" ved hjælp af stjerner i Mælkevejen, de kan tyde "musikken" fra fjerne galakser.

I en symfoni, lyden af ​​hvert instrument har sin egen unikke tone; i tilfælde af galakser, lyset fra hver type stjerne har et unikt spektrum. Et spektrum måler, hvor meget lys en stjerne afgiver ved forskellige bølgelængder, et mønster unikt for hver type stjerne. Ligesom noder viser, hvordan en sang vil lyde, "læsning" af et spektrum giver vigtig information om en stjerne, inklusive dens temperatur, størrelse og kemisk sammensætning.

Ved at observere tusindvis af stjerner af alle typer, astronomer kan opbygge et "bibliotek" af stjernespektre.

Claudia Maraston, Professor ved University of Portsmouth og lokal hovedefterforsker af projektet, sagde:"Med sådan et bibliotek i hånden, vi kan lave komplekse modeller af galakser og deres lys udsendt fra kombinationen af ​​milliarder af forskellige stjerner. Sådanne modeller er afgørende for astrofysik og kosmologi."

De nøjagtige spektre kommer fra spektrografen fra programmet Mapping Nearby Galaxies at APO (MaNGA), en af ​​SDSS's komponentundersøgelser. MaNGA bruger det meste af sin tid på at observere galakser, men i løbet af de sidste tre år, den har også målt spektre i mere end 3, 000 stjerner i alle farver og størrelser. Disse spektre er blevet samlet i MaNGA Stellar Library, eller MaStar for kort.

MaNGA-stjernebiblioteket begyndte af nødvendighed. I begyndelsen af ​​den fjerde fase af SDSS i 2010, MaNGA-holdet indså, at der ikke var noget passende bibliotek af stjernespektre, der dækkede det bølgelængdeområde, som MaNGA ville bruge.

Daniel Thomas, Professor ved University of Portsmouth og tidligere Science Team-formand for MaNGA-projektet sagde:"Mens MaNGA-holdet allerede har lavet en masse fascinerende videnskab, det bedste er endnu ikke kommet. Vi er alle enormt begejstrede for at bruge vores nye modeller baseret på MaStar-biblioteket til at tyde musikken fra fjerne galakser."

MaStar-projektet blev muliggjort af den parallelle observationskapacitet i SDSS. Samtidig med at deres kolleger bruger det infrarøde spektroskop til at observere stjerner i vores galakse, MaStar-teamet kan bruge MaNGA-instrumentet til samtidig at observere andre stjerner i det optiske. Dette er aktiveret af den måde, SDSS bruger fibre til at observere lyset fra mange stjerner på én gang.

Denne strategi med "piggybacking" på andre SDSS-observationer gjorde det muligt for forskere fra MaNGA-holdet at få de rigtige spektre til de rigtige stjerner til at skabe det stjernebibliotek, de så desperat havde brug for.

Alle spektrene for alle disse stjerner er blevet frigivet som en del af SDSS's Data Release 15, og er tilgængelige online via projektets hjemmeside på www.sdss.org.

Når først astronomerne har et bibliotek, der inkluderer lysspektrene for så mange typer stjerner som muligt, de kan finde ud af, hvor mange af hver type stjerne, der udgør galaksespektret, giver dem mulighed for at forstå galaksens historie om stjernedannelse. I Yans analogi, de kan forstå, hvilke instrumenter der laver musikken. Nøglen er at inkludere så mange typer stjerner som muligt i biblioteket.

Professor Maraston sagde:"MaStar er det mest komplette og mest omfattende stjernebibliotek, der nogensinde er skabt, "Det vil give os mulighed for at lave de mest nøjagtige modeller af galakser til dato."

MaNGA Stellar Library forventes at blive ved med at vokse. Med observationer, der fortsætter ved Apache Point Observatory indtil mindst 2020, det bliver det største og mest inkluderende stjernebibliotek, der nogensinde er lavet.