Stjernernes kemi kaster nyt lys over Gaia-pølsen

Kemiske spor i stjerners atmosfærer bliver brugt til at afdække ny information om en galakse, kendt som Gaia-pølsen, som var involveret i en større kollision med Mælkevejen for milliarder af år siden.

Astrofysikere ved University of Birmingham i samarbejde med kolleger ved europæiske institutioner i Aarhus, Bologna og Trieste, har undersøgt beviser for den kemiske sammensætning af stjerner i dette område af Mælkevejen for mere præcist at finde frem til alderen på den mindre galakse.

Gaia-pølsen blev identificeret sidste år af et internationalt hold ved hjælp af oplysninger fra Den Europæiske Rumorganisations Gaia-satellit. Dens fusion med Mælkevejen, anslået at være sket for omkring 10 milliarder år siden, menes at have bidraget til Mælkevejens form, som vi genkender i dag.

Kun ved at bruge oplysningerne om de kemiske spor af Gaia Sausage-stjerner, der kommer fra den internationale astronomiske APOGEE-undersøgelse, Birmingham-forskerne har mere præcist udpeget galaksens alder. Ved at udvikle detaljerede modeller af produktionen, eller nukleosyntese af kemiske grundstoffer af alle slags stjerner og supernovaer i kosmos, de anslår, at pølsen blev dannet for omkring 12,5 milliarder år siden – 2,5 milliarder år ældre end tidligere skøn.

"Elementer interagerer med lys på forskellige måder og ved at studere egenskaberne af lys fra stjernerne, vi kan udlede den kemiske sammensætning af disse stjerner, " forklarer Fiorenzo Vincenzo, i School of Physics and Astronomy ved University of Birmingham.

"Alle kemiske grundstoffer, der er tungere end helium, produceres af stjerner via termonuklear brænding dybt inde i stjernens hjerte. Forskellige kemiske grundstoffer syntetiseres typisk af forskellige slags stjerner i kosmos. Iltatomerne, der er så vigtige for livsprocesser, for eksempel, blev aflejret i det interstellare medium af mange successive generationer af massive stjerner, indtil de blev inkorporeret af vores planet for omkring 4,5 milliarder år siden. Vi kan måle den relative andel af forskellige kemiske spor i atmosfæren af ​​stjerner og bruge denne måling som et ur til at bestemme deres alder."

At beregne stjernernes alder nøjagtigt er en kompleks proces, og den teknik, som Birmingham-holdet bruger, giver én brik i puslespillet. Det næste trin vil være at krydshenvise de kemiske data med beviser fra andre teknikker, såsom at studere de relative hastigheder, hvormed stjerner bevæger sig - et projekt, der også er i gang på University of Birmingham.

Fusionen mellem de to galakser ser ud til at have frembragt en anden effekt, også. Holdet opdagede et hul i aldersfordelingen af ​​stjerner i Mælkevejen, der skete samtidig med fusionen, tyder på, at kollisionen forårsagede en afbrydelse i stjernedannelsen i Mælkevejen.

"Vi spekulerer i, at turbulensen og opvarmningen forårsaget af fusionen af ​​Gaia-pølsen med Mælkevejen kunne have forhindret dannelsen af ​​stjerner på dette tidspunkt, " siger Dr. Vincenzo. "Men for at bekræfte dette ville vi have brug for endnu mere præcise målinger af stjernernes alder i Mælkevejen og i den mindre galakse."

Undersøgelsen er publiceret i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society og er en del af Asterokronometri-projektet, finansieret af European Research Council og ledet af University of Birmingham. Hovedformålet med projektet er at udpege præcise og nøjagtige stjernernes aldre – en nøglesten til at forstå vores galakses samlingshistorie.

I dette studie, holdet fokuserede på de kemiske spor efterladt af tre grundstoffer - jern, silicium og magnesium. Det næste skridt vil være at inkorporere målinger fra andre elementer for at opbygge et mere og mere præcist billede.