Stellare Schwermetalle können die Geschichte von Galaxien verfolgen
Astronomen haben Zeichen von 9 Schwermetallen im Infrarotlicht von Überriesen- und Riesensternen katalogisiert. Neue Beobachtungen, die auf diesem Katalog basieren, werden den Forschern helfen zu verstehen, wie Sternfusionen mit binären Neutronen die chemische Zusammensetzung und Entwicklung unserer eigenen Milchstraßengalaxie und anderer Galaxien beeinflusst haben.
Konzeptdiagramm dieser Forschung. Verschiedene Schwermetalle mit einzigartigen Wellenlängensignaturen entstehen bei einer Explosion nach einer Fusion von binären Neutronensternen. Diese Metalle werden dann in neu gebildete Sterne eingebaut, wo ihre Signaturen beobachtet werden können. Bildnachweis: NAOJ, Universität Tokio
Unmittelbar nach dem Urknall enthielt das Universum nur Wasserstoff und Helium. Andere Elemente wurden später durch Kernfusion in Sternen oder gewaltsame Ereignisse wie Supernovae oder Sternfusionen mit binären Neutronen gebildet. Die Details der verschiedenen Prozesse und ihre relativen Beiträge sind jedoch immer noch schlecht verstanden. Ein besseres Verständnis der chemischen Evolution von Galaxien ist wichtig, um zu verstehen, wie die Umgebung mit den reichen Elementen von Planeten wie der Erde entstanden ist. Insbesondere Metalle, die schwerer als Nickel sind, können verwendet werden, um gewalttätige Ereignisse wie Sternfusionen mit binären Neutronen zu verfolgen.
Ein Forschungsteam, an dem Mitglieder der Universität Tokio, der Kyoto Sangyo University und der NAOJ teilnahmen, nutzte den WINERED-Nahinfrarotspektrographen am 1,3 m langen Araki-Teleskop des Koyama Astronomical Observatory in Kyoto, Japan, um Anzeichen von Schwermetallen in 13 übergroßen und riesigen Sternen zu suchen. Große, helle Überriesen- und Riesensterne sind auch in weiter Ferne leicht zu beobachten. Infrarotlicht hat den Vorteil, dass es immer noch in Bereichen beobachtet werden kann, in denen interstellare Materie sichtbares Licht blockiert.
Jedes in einem Stern vorhandene Element erzeugt im Licht des Sterns eine bestimmte „Signatur“, indem es bestimmte Wellenlängen des Lichts absorbiert. Das Team verglich das Spektrum, die detaillierte Wellenlängeninformation jedes Sterns mit Bibliotheken, die Dutzende theoretisch vorhergesagter Absorptionslinien enthielten, und stellte fest, dass 23 Linien, die von 9 Elementen im Bereich von Zink bis Dysprosium erzeugt wurden, tatsächlich beobachtet werden konnten.
Basierend auf diesen Ergebnissen können Astronomen nun die Konzentrationen dieser Schwermetalle in anderen Sternen messen, um die chemische Vielfalt und Entwicklung der Milchstraße und anderer Galaxien abzubilden.
Diese Ergebnisse wurden online als Matsunaga et al. “Identifizierung von Absorptionslinien von Schwermetallen im Wellenlängenbereich 0,97-1,32 μm” in der Reihe Astrophysical Journal Supplement am 8. Januar 2020.
Quelle und weitere Informationen: https://www.nao.ac.jp/en/news/science/2020/20200109-jasmine.html