Ny type massiv eksplosion forklarer mysteriestjerne

En massiv eksplosion fra en hidtil ukendt kilde - 10 gange mere energisk end en supernova - kunne være svaret på et 13 milliarder år gammelt Mælkevejsmysterium.

Astronomer ledet af David Yong, Gary Da Costa og Chiaki Kobayashi fra Australiens ARC Center of Excellence in All Sky Astrophysics in 3 Dimensions (ASTRO 3D) baseret på Australian National University (ANU) har potentielt opdaget det første bevis på ødelæggelsen af ​​en kollapset hurtigt snurrende stjerne - et fænomen de beskriver som en "magneto-rotationshypernova".

Den hidtil ukendte type katastrofe – som fandt sted knap en milliard år efter Big Bang – er den mest sandsynlige forklaring på tilstedeværelsen af ​​usædvanligt store mængder af nogle grundstoffer, der er fundet i en anden ekstremt gammel og "primitiv" Mælkevejsstjerne.

Den stjerne, kendt som SMSS J200322.54-114203.3, indeholder større mængder metalelementer, inklusive zink, uran, europium og muligvis guld, end andre på samme alder.

Neutronstjernefusioner - de accepterede kilder til det nødvendige materiale for at skabe dem - er ikke nok til at forklare deres tilstedeværelse.

Astronomerne beregner, at kun det voldsomme sammenbrud af en meget tidlig stjerne - forstærket af hurtig rotation og tilstedeværelsen af ​​et stærkt magnetfelt - kan forklare de yderligere neutroner, der kræves.

Forskningen er offentliggjort i dag i tidsskriftet Natur .

"Stjernen, vi kigger på, har et jern-til-brint-forhold omkring 3000 gange lavere end Solen - hvilket betyder, at den er en meget sjælden:det, vi kalder en ekstremt metalfattig stjerne, " sagde Dr. Yong, der er baseret på ANU.

"Imidlertid, det faktum, at det indeholder meget større end forventet mængder af nogle tungere elementer, betyder, at det er endnu sjældnere - en rigtig nål i en høstak."

De første stjerner i universet var næsten udelukkende lavet af brint og helium. I længden, de kollapsede og eksploderede, bliver til neutronstjerner eller sorte huller, producerer tungere grundstoffer, som blev inkorporeret i små mængder i den næste generation af stjerner - de ældste, der stadig eksisterer.

Satser og energier af disse stjernedødsfald er blevet velkendte i de senere år, så mængden af ​​tunge grundstoffer, de producerer, er godt beregnet. Og, til SMSS J200322.54-114203.3, beløbene hænger bare ikke sammen.

"De ekstra mængder af disse elementer skulle komme fra et sted, " sagde lektor Chiaki Kobayashi fra University of Hertfordshire, Storbritannien.

"Vi finder nu observationsbeviser for første gang, der direkte indikerer, at der var en anden slags hypernova, der producerede alle stabile grundstoffer i det periodiske system på én gang - en kerne-kollapseksplosion af en hurtigt-spinende stærkt magnetiseret massiv stjerne. Det er det eneste, der forklarer resultaterne."

Hypernovaer har været kendt siden slutningen af ​​1990'erne. Imidlertid, det er første gang, der er blevet opdaget, der kombinerer både hurtig rotation og stærk magnetisme.

"Det er en eksplosiv død for stjernen, " sagde Dr. Yong. "Vi beregner, at for 13 milliarder år siden blev J200322.54-114203.3 dannet ud fra en kemisk suppe, der indeholdt resterne af denne type hypernova. Ingen har nogensinde fundet dette fænomen før."

J200322.54-114203.3 ligger 7500 lysår fra Solen, og kredser i Mælkevejens halo.

En anden medforfatter, Nobelpristager og ANU vicekansler professor Brian Schmidt, tilføjet, "Den høje zinkoverflod er en klar markør for en hypernova, en meget energisk supernova."

Leder af First Stars-teamet i ASTRO 3D, Professor Gary Da Costa fra ANU, forklarede, at stjernen først blev identificeret af et projekt kaldet SkyMapper undersøgelse af den sydlige himmel.

"Stjernen blev først identificeret som ekstremt metalfattig ved hjælp af SkyMapper og ANU 2,3m teleskopet ved Siding Spring Observatory i det vestlige NSW, " sagde han. "Derefter blev detaljerede observationer opnået med European Southern Observatory 8m Very Large Telescope i Chile."

ASTRO 3D direktør, Professor Lisa Kewley, kommenterede:"Dette er en ekstremt vigtig opdagelse, der afslører en ny vej for dannelsen af ​​tunge elementer i spædbarnets univers."

Andre medlemmer af forskerholdet er baseret på Massachusetts Institute of Technology i USA, Stockholm Universitet i Sverige, Max Planck Institut for Astrofysik i Tyskland, Italiens Istituto Nazionale di Astrofisica, og Australiens University of New South Wales.