Pirmo zvaigžņu žilbinošais zvaigžņu mantojums

By | 29 oktobr, 2022

Kad mēs skaidrā naktī skatāmies uz debesīm, mēs redzam neticami melnu audeklu, kas ir nokaisīts ar neskaitāmu žilbinošu zvaigžņu tālu uguni. Kā radās šīs ugunīgās zvaigznes — un no kurienes tās radušās? Pirmās zvaigznes, kas sagrāva senā Visuma pirmatnējo tumsu, bija noslēpumaini objekti, kas bija atbildīgi par mūsu eksistenci — mēs nebūtu šeit, ja pirmās zvaigznes savā karstumā nebūtu kalušas burtiski visus atomu elementus, kas ir smagāki par hēliju. , ugunīgas sirdis. Dzelzs mūsu asinīs, kalcijs mūsu kaulos, skābeklis, ko elpojam, ūdens, ko dzeram, smiltis zem mūsu varoņdarbiem un ogleklis, kas ir dzīvības pamatā uz Zemes, ir radījuši zvaigznes — šis šāviens. viņu tikko kalto, smago, dzīvību uzturošo elementu partijas, kas kliedza izplatījumā, kad viņi “nomira”, pēc tam, kad bija sadedzinājuši nepieciešamo ūdeņraža degvielu. 2019. gada maijā Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta (MIT) Kembridžā, Masačūsetsas štatā, astronomi paziņoja par saviem jaunajiem atklājumiem, ka seno asimetrisko supernovu sprādzieni var būt atbildīgi par jaunu spožu mazu zvaigžņu iesēšanu, nevis uzpūst sfērās, kā kādreiz domāja zinātnieki. padarīja iespējamu dzīvību uz Zemes un visur citur Kosmosā.

Vairākus simtus miljonu gadu pēc Visuma Lielā sprādziena dzimšanas, kas, domājams, notika pirms aptuveni 13,8 miljardiem gadu, aizdegās pati pirmā zvaigžņu paaudze, izgaismojot Visumu milzīgu, mirdzošu ūdeņraža un hēlija gāzes lodīšu veidā. . Šo pirmo pirmatnējo zvaigžņu karstajos kodolos ekstrēmas kodoltermiskās reakcijas radīja pirmo smagāku elementu partiju, tostarp oglekli, dzelzi un cinku.

Ir ierosināts, ka pirmās zvaigznes, iespējams, bija milzīgas uguns bumbas, kas dzīvoja ātri un nomira jaunas. Jo lielāka zvaigzne; jo īsāks tā mūžs. Masīvas zvaigznes sadedzina degvielu ātrāk nekā to mazākie zvaigžņu brāļi un māsas, jo tās ir daudz karstākas. Līdz ar to viņi dzīvo tikai miljoniem gadu, kamēr viņu mazākie radinieki spoži mirdz miljardiem vai pat triljoniem– gadiem, par ūdeņraža dedzināšanu galvenā secība no Hertzsprunga-Rasela zvaigžņu evolūcijas diagramma. Astrofiziķi daudzus gadus ir pieņēmuši, ka šīs senās, masīvās zvaigznes eksplodēja kā līdzīgi sfēriskas supernovas.

Tomēr MIT un citu institūciju astronomu komanda tagad ir noskaidrojusi, ka šīs pirmās zvaigznes, iespējams, ir saplīsušas gabalos daudz spēcīgākā un asimetriskākā sprādzienā, izmetot kosmosā gaudojošas strūklas, kas bija pietiekami spēcīgas, lai izmestu smagos atomu elementus. tuvējās galaktikas. Šie nesen kalti elementi — pirmie šāda veida elementi senajā Kosmosā — kalpoja kā vērtīgās sēklas otrās paaudzes zvaigznēm, no kurām dažas joprojām var redzēt spoži dejojam mūsu Visumā šodien.

Pētījumā, kas publicēts 2019. gada 8. maija numurā Astrofizikas žurnālszinātnieki ziņo par lielu cinka daudzumu HE 1327-2326, kas ir sena zvaigžņu izdzīvotāja, kas ir viena no Visuma otrās paaudzes zvaigznēm. Viņi uzskata, ka zvaigzne varēja iegūt tik daudz cinka tikai asimetriskas supernovas sprādziena rezultātā, kas vēstīja par vienas no pirmajām zvaigznēm, kas apdzīvoja pirmatnējo Kosmosu, “nāvi”. Tagad pazudusī, īslaicīgā pirmās paaudzes zvaigzne tādējādi bagātināja jaunākās otrās paaudzes zvaigznes dzimšanas gāzes mākoni ar savu tikko kaltu smagāku atomu elementu partiju.

“Kad zvaigzne eksplodē, daļa no šīs zvaigznes tiek iesūkta melnajā caurumā kā putekļsūcējs. Tikai tad, ja jums ir kāds mehānisms, piemēram, strūkla, kas var izvilkt materiālu, jūs varat novērot šo materiālu vēlāk nākamajā paaudzes zvaigzne. Un mēs uzskatām, ka tieši tas šeit varēja notikt,” Dr. Anna Frebela paskaidroja 2019. gada 8. maijā MIT preses relīze. Dr. Frebels ir MIT fizikas asociētais profesors un MIT loceklis Kavli Astrofizikas un kosmosa pētījumu institūts.

“Šis ir pirmais novērojumu pierādījums tam, ka šāda asimetriska supernova notikusi agrīnajā Visumā. Tas maina mūsu izpratni par to, kā eksplodēja pirmās zvaigznes,” komentēja Dr. Rana Ezzeddine, kas ir MIT pēcdoktore un pētījuma vadošā autore.

Zvaigžņu paaudzes

Pirmā zvaigžņu paaudze nebija līdzīga zvaigznēm, kuras mēs redzam šodien. Tas ir tāpēc, ka pirmā zvaigžņu paaudze dzima tieši no senatnīgā ūdeņraža un hēlija — diviem vieglākajiem atomu elementiem pazīstamajā. Periodiskā tabula. Gan ūdeņradis, gan hēlijs radās Lielajā sprādzienā (Lielā sprādziena nukleosintēze). Tiek uzskatīts, ka pirmās zvaigznes bija gan gigantiskas, gan ārkārtīgi spožas, un to pastāvēšana izmainīja mūsu Visumu no tā, kāds tas bija. bija uz to, kas tas tagad ir.

Ir trīs zvaigžņu paaudzes. Mūsu Saule ir I populācijas locekle, kas nozīmē, ka tā ir jaunākās zvaigžņu paaudzes pārstāve. III populācijas zvaigznes ir senākās, un tās veidojās no neskartās gāzes, kas palika pēc Lielā sprādziena. Astronomu žargonā sauc visus atomu elementus, kas ir smagāki par hēliju metāli. Tāpēc termins metāls, kā lieto astronomi, atšķiras no tā paša termina, ko lieto ķīmiķi. II populācijas zvaigznes ir zvaigznes, kas atrodas starp I un III populāciju. Šīs zvaigznes ir vecākas par mūsu I populācijas Sauli, bet jaunākas par III populācijas pirmajām zvaigznēm. Pirmajās zvaigznēs bija izsmelti metāli, bet II populācijas zvaigznēm ir neliels daudzums metāli kalti III populācijas zvaigžņu karstajās sirdīs. I zvaigžņu populācija, tāpat kā mūsu Saule, ir vislielākā metāls saturu. Tomēr šī glītā klasifikācija ir nedaudz maldinoša. Tas ir tāpēc, ka visi zvaigznes, neatkarīgi no to paaudzes, ir ripojošas bumbiņas, kas galvenokārt sastāv no ūdeņraža gāzes.

Jo metāli var ražot tikai, izmantojot procesu zvaigžņu nukleosintēze, pat nelielu daudzumu esamība metāli norāda, ka agrākai zvaigžņu populācijai bija jāpastāv pirms II populācijas zvaigžņu dzimšanas. Tur hadd tp ir bijusi zvaigžņu populācija, kas pastāvēja pirms viņiem, lai tās izveidotu metāli. Trešās populācijas zvaigznes, kas vairs nepastāv redzamajā Visumā, atstāja savas ķīmiskās “pēdas” zvaigžņu paaudzē, kas nāca pēc tām, un šīs zvaigžņu “pēdas” vēsta par šo senākās paaudzes nu jau izzudušo pirmatnējo populāciju. no zvaigznēm.

Astronomi zvaigznes aptuveni klasificē kā I populāciju (augsts metāls saturs) vai II populācija (mazs metāls saturs). Bet, jo pat visvairāk metāls-nabadzīgās II populācijas zvaigznes sporto nelielu daudzumu metāli, viņi atklāj, ka to sastāvu veido ne tikai senatnīgā pirmatnējā gāze, kas veidojās Visuma Lielā sprādziena rašanās laikā. III populācijas zvaigžņu milži sastāvēja tikai no vieglākajām neskartajām gāzēm: ūdeņraža, hēlija un niecīgā daudzumā litija. Tāpēc gāze, kas veido III populācijas zvaigznes, netika “piesārņota” ar smago metāli kalti agrāko zvaigžņu karstajās sirdīs. III populācijas zvaigznes izraisīja pakāpenisku zvaigžņu pieaugumu metāliskums arvien jaunākās un jaunākās zvaigžņu paaudzēs.

Parasti tiek uzskatīts, ka III populācijas zvaigznes ir dzimušas tīrās nepiesārņotās gāzes šūpuļos. Skaitliskās datorsimulācijas ir atklājušas ļoti seno un noslēpumaino zvaigžņu veidošanās procesu un pirmo zvaigžņu ārkārtīgi īso dzīves ilgumu. Gigantiskās III populācijas zvaigznes neielaidās mierīgi šajā labajā naktī, un tās trokšņaini sabruka gabalos spožos supernovas sprādzienos, kas izmeta to jaunizveidoto krājumu. metāli skaļi gaudodami telpā starp zvaigznēm. Tas padarīja jaundzimušo smagākos atomu elementus pieejamus, lai tos varētu iekļaut aukstajā, tumšajā milzi molekulārie mākoņi gāze un putekļi, kas kalpoja par dīvainām bērnudārziem nākamajām paaudzēm metāls-bagātas zvaigznes.

Tā kā pirmās zvaigznes bija tik masīvas, tās ātri iztērēja nepieciešamo senatnīgās ūdeņraža gāzes krājumu un pēc tam saspridzināja sevi, iespējams, bija ārkārtīgi spēcīgas, spožas un vardarbīgas supernovas. Trešās populācijas zvaigznes izdega salīdzinoši jauneklīgā vecumā pēc zvaigžņu standartiem. Šīs senās supernovas lielā mērā bija atbildīgas par ievērojamu jūras pārmaiņu izraisīšanu Visumā. Šie zvaigžņu apžilbinātāji pilnībā mainīja Visuma dinamiku, to uzsildot. Šis jaunais siltums jonizēja apkārtējo gāzi.

Pirmo zvaigžņu ieilgušais mantojums

Dr. Frebels atklāja stāstu zvaigzni, dublēto HE 1327-23262005. Tolaik zvaigznei piederēja tituls visvairāk metāls– zināms zvaigžņu trūkums. Tas nozīmē, ka tajā bija ārkārtīgi zema elementu koncentrācija, kas ir smagāki par ūdeņradi un hēliju, norādot, ka tas bija Iedzīvotāji II zvaigzne. HE 1327-2326 dzimis laikā, kad lielākā daļa Visuma ir smaga metāli vēl nebija viltots.

“Pirmās zvaigznes bija tik masīvas, ka tām gandrīz nekavējoties nācās eksplodēt. Mazākās zvaigznes, kas veidojās kā otrā paaudze, ir pieejamas arī šodien, un tās saglabā agrīno materiālu, ko atstājušas šīs pirmās zvaigznes. Mūsu zvaigznei ir tikai nedaudz elementu. smagāks par ūdeņradi un hēliju, tāpēc mēs zinām, ka tas ir veidojies kā daļa no otrās paaudzes zvaigznēm,” saka Dr. Frebel paskaidroja 2019. gada 8. maijā MIT preses relīze.

“Pēc agrīnajiem novērojumiem cilvēki domāja, ka pirmās zvaigznes nebija tik spilgtas vai enerģiskas, un, kad tās eksplodēja, tās daudz nepiedalīsies Visuma reionizācijā. Mēs zināmā mērā labojam šo attēlu un parādām, ka varbūt pirmās zvaigznes ir izdarījušas pietiekami daudz, kad tie eksplodēja, un, iespējams, tagad viņi ir spēcīgi sāncenši, lai veicinātu rejonizāciju un radītu postījumus savās mazajās pundurgalaktikās,” saka Dr. Frebels piebilda.

Pirmās supernovas, kas vēstīja par pirmo zvaigžņu sprādzienbīstamo nāvi, varēja būt arī pietiekami spēcīgas, lai izšautu to jaunizveidoto smago metāli tuvējās “neapstrādātajās galaktikās”, kurām vēl bija jādzemdē savas zvaigznes.

Dr. Frebels turpināja skaidrot: “Kad ūdeņraža un hēlija gāzē ir daži smagi elementi, jums ir daudz vieglāk izveidot zvaigznes, īpaši mazās. Darba hipotēze ir tāda, ka varbūt šajās piesārņotajās neapstrādātajās sistēmās veidojas šāda veida otrās paaudzes zvaigznes. , un nevis tajā pašā sistēmā, kā pati supernovas sprādziens, ko mēs vienmēr bijām pieņēmuši, nedomājot par citu veidu. Tātad tas paver jaunu kanālu agrīnai zvaigžņu veidošanās procesam.

Atbildēt

Jūsu e-pasta adrese netiks publicēta. Obligātie lauki ir atzīmēti kā *