För första gången någonsin har det nu gått att identifiera de
kemiska resterna från explosionerna (supernovorna)
efter de första stjärnorna, i avlägsna gasmoln, beskriver Andrea Saccardi, doktorand
vid Observatoire de Paris – PSL, och ledare för studien som färdigställdes under hennes forskarutbildning vid Florens universitet.
Forskarna tror att de första stjärnorna som bildades i universum skiljde sig avsevärt åt från de stjärnor vi ser i dag. (de första innehöll nästan ingen metall utan
bestod mest av väte och helium jämfört med dagens metallrika stjärnor.
Metallrika stjärnor bildades då resterna av de första väte-heliumstjärnorna
exploderat som supernovor. Vid explosionerna av detta slag bildades nya tyngre grundämnen.).
När de första stjärnorna bildades för ca 13,5
miljarder år sedan innehöll de nästan bara väte och helium, de lättaste
grundämnena i naturen. Dessa stjärnor, som troligen var tiotals eller
hundratals gånger mer massiva än solen exploderade efter kort tid som
supernovor och berikade då den omkringliggande gasen efter novan med tyngre
grundämnen. Senare generationer av stjärnor bildades ur denna gas och spred i sin
tur än fler och tyngre grundämnen omkring sig när de exploderade.
De första stjärnorna är borta sedan länge men dess spår finns kvar och kan studeras indirekt genom att undersöka de
grundämnen som de spred i sin omgivning efter supernovaexplosionen, beskriver
Stefania Salvadori, docent vid Florens universitet och medförfattare till
studien som publicerades nyligen i Astrophysical Journal.
I data som samlats in med ESO:s VLT i Chile (Europeiska sydobservatoriet- Very Large Telescope) fann astronomerna tre mycket avlägsna gasmoln från tiden då universum var 10 till 15 procent av sin nuvarande ålder. Gasmolnen visade kemiska fingeravtryck som överensstämde med det man förväntade sig från de första supernovorna. Beroende på stjärnans massa och energin i supernovan lämnade dessa första supernovor efter sig varierande mängder grundämnen som kol, syre och magnesium till nästa generations stjärnor.
Men vissa supernovaexplosioner var inte kraftiga nog
att sprida än tyngre grundämnen som järn vilket bildas i tunga stjärnors centra
(först av nästa generations stjärnors supernovadöd bildades järn) . För
att söka efter resterna av stjärnor som exploderade som supernovor med låg
energi letade därför forskarna efter gasmoln med låga halter av järn men höga
halter av lättare grundämnen. De gasmoln med rester från det tidiga universum
med de karaktäristika man sökte efter vad de med mycket låga halter av järn men höga halter
av kol och andra grundämnen.
Denna speciella kemiska sammansättning har observerats i gamla stjärnor i vår egen galax. Stjärnor som astronomerna anser
vara andra generationens stjärnor bildade ur resterna av de första stjärnorna.
För att detektera och studera dessa stjärnor använde sig astronomerna av kvasarer vilket är extremt ljusstarka källor som drivs av aktiva supermassiva svarta hål i avlägsna galaxers centra. När ljuset från kvasarerna passerar genom universum och passerar genom gasmoln lämnar de sken i gasmolnen som kan visa gasmolnets spektra av kemisk sammansättning.
Forskarna analyserade ljuset från flera kvasarer
genom dessa moln för att hitta avtryck av molnens sammansättning. Kvasarer som
tidigare hade observerats med X-shooter ett instrumentet på ESO:s VLT.
X-shooter sprider ut ljuset i ett spektrum av diskreta våglängder vilket gör
det unikt välanpassat för att identifiera den kemiska sammansättningen i
avlägsna gasmoln.
Studien öppnar nya möjligheter för nästa generations
teleskop och instrument som ESO:s kommande Extremely Large Telescope och dess
högupplösande spektrograf ANDES (ArmazoNes high Dispersion Echelle
Spectrograph). Med ANDES på ELT kommer vi att kunna studera många av dessa
sällsynta gasmoln i större detaljrikedom vilket gör det möjligt att avslöja
egenskaperna hos de första stjärnorna” beskriver Valentina D’Odorico, astronom
vid National Institute of Astrophysics i Italien och en av studiens
medförfattare det i studien.
Bild vikipedia på ESO:s (Europeiska sydobservatorie
i Chile) Very Large Telescope.
