Forskere løser gåden om en nitrogenrig galakse 440 millioner år efter Big Bang

For første gang har forskere været i stand til at forklare mysteriet bag den usædvanlige kemiske sammensætning i en af ​​universets fjerneste galakser. Den avancerede teoretiske model, som banebrydende forskning har etableret, kan være en nøgle til vores bedre forståelse af det fjerne univers.

Professor Chiaki Kobayashi fra Center for Astrophysics Research (CAR) ved University of Hertfordshire ledede banebrydende forskning ved hjælp af data taget af James Webb Space Telescope (JWST).

Galaksen, som professor Kobayashi undersøgte, kaldes GN-z11â'placeret' kun 440 millioner år efter Big Bang. JWST's optagne spektre indikerede imidlertid en usædvanlig høj overflod af nitrogen i GN-z11, hvilket har overrasket mange forskere.

Under Big Bang produceres der kun lette grundstoffer, og kulstof og tungere grundstoffer laves i stjerner og fordeles i det interstellare medium, når stjernerne dør efter 13,8 milliarder års kosmisk tid.

Indtil nu var en af ​​hypoteserne fremsat for at forklare tilstedeværelsen af ​​så meget nitrogen i galaksen den mulige grundstofproduktion fra en supermassiv stjerne, 50.000 til 100.000 gange mere massiv end vores sol.

Men professor Kobayashis forskning har ikke kun modbevist den hypotese om supermassive stjerner og muligvis også det resterende supermassive sorte hul. I stedet har hun etableret et nyt middel til at forstå tidlige galakser.

Professor Chiaki Kobayashi, professor i astrofysik ved University of Hertfordshire, sagde:"Galaksen fortæller os ikke om en usædvanlig stjerne, men en usædvanlig episode af galakselivet. Vi fandt ud af, at tidlige galakser har "sprængt" stjernedannelse, hvilket forårsager dette usædvanlige. kemisk sammensætning "

"I den korte periode i vores model, estimeret til kun at være en million år, er nitrogenoverfloden meget mere forbedret end oxygen.

"Vores teoretiske model - som ikke kræver nogen specielle berigelseskilder ligesom med almindelige stjerner som i vores galakse - forudsiger også alle elementære overflod, som vi ikke er i stand til at opdage selv med det bedste teleskop, vi har nu."

Den eksplosive stjerneteoretiske model hjælper med at låse op for vores forståelse af det tidlige univers, forklarer professor Kobaysahi, som også studerer nuklear astrofysik.

"I vores model oplever galaksen en intermitterende, sprængfyldt stjernedannelse, og temmelig massive døende stjerner kaldet Wolf-Rayet-stjerner producerer dette særlige grundstof, nitrogen før store tunge grundstoffer såsom oxygen produceres af supernovaer."

"Det, vi tror, ​​og det er utrolig spændende for alle dem, der studerer vores univers, er, at denne model er vidne til en meget dramatisk evolutionær fase for galakser."

Med hensyn til fremtiden, og hvad opdagelsen betyder for astrofysikken, tilføjede professor Kobayashi:"Vi vil gerne se mange flere galakser som denne galakse med en usædvanlig kemisk sammensætning."

"Vi vil også gerne se flere grundstoffer i disse galakser ud over nitrogen og ilt. Da forskellige grundstoffer produceres af forskellige typer stjerner på forskellige tidsskalaer, er grundstoffernes overflodsmønstre den fossile optegnelse for at forstå universets historie. Jeg kalder dette nærme sig 'ekstra-galaktisk arkæologi.'"

Resultaterne er offentliggjort i The Astrophysical Journal Letters .

Flere oplysninger: Chiaki Kobayashi et al., Rapid Chemical Enrichment by Intermittent Star Formation i GN-z11, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI:10.3847/2041-8213/ad1de1

Leveret af University of Hertfordshire