Astronomen hebben tekens van negen zware metalen in het infrarode licht van superreuzen en reuzensterren gecatalogiseerd. Nieuwe waarnemingen op basis van deze catalogus zullen onderzoekers helpen te begrijpen hoe gebeurtenissen zoals het samensmelten van binaire neutronensterren de chemische samenstelling en evolutie van ons eigen Melkwegstelsel en andere sterrenstelsels hebben beïnvloed.

Vlak na de oerknal, het universum bevatte alleen waterstof en helium. Andere elementen werden later gevormd door kernfusie in sterren of gewelddadige gebeurtenissen zoals supernova's of fusies van binaire neutronensterren. Echter, de details van de verschillende processen en hun relatieve bijdragen zijn nog steeds slecht begrepen. Een beter begrip van de chemische evolutie van sterrenstelsels is belangrijk om te begrijpen hoe de rijke elementenomgeving van planeten zoals de aarde is ontstaan. Vooral, metalen zwaarder dan nikkel kunnen worden gebruikt om gewelddadige gebeurtenissen op te sporen, zoals het samensmelten van binaire neutronensterren.

Een onderzoeksteam met leden van de Universiteit van Tokio, Kyoto Sangyo-universiteit, en NAOJ gebruikte de WINERED nabij-infraroodspectrograaf op de 1,3 m Araki-telescoop van het Koyama Astronomical Observatory in Kyoto, Japan om te zoeken naar tekenen van zware metalen in 13 superreuzen en reuzensterren. Groot, heldere superreuzen en reuzensterren zijn gemakkelijk waar te nemen, zelfs ver weg; en infrarood licht heeft het voordeel dat het nog steeds kan worden waargenomen in gebieden waar interstellaire materie zichtbaar licht blokkeert.

Elk element dat in een ster aanwezig is, produceert een duidelijke "signatuur" in het licht van de ster door specifieke golflengten van licht te absorberen. Het team vergeleek het spectrum, de gedetailleerde golflengte-informatie, van elke ster naar bibliotheken met tientallen theoretisch voorspelde absorptielijnen en ontdekte dat 23 lijnen geproduceerd door negen elementen, variërend van zink tot dysprosium, daadwerkelijk konden worden waargenomen.

Op basis van deze resultaten, astronomen kunnen nu de niveaus van deze zware metalen in andere sterren meten om de chemische diversiteit en evolutie van de Melkweg en andere sterrenstelsels in kaart te brengen.

De studie, getiteld "Identificatie van absorptielijnen van zware metalen in het golflengtebereik 0,97-1,32 m, " is gepubliceerd in de Astrophysical Journal Supplement Serie op 8 januari 2020.