Astronomen van de Universiteit van Notre Dame hebben vastgesteld wat volgens hen de tweede generatie sterren is. licht werpen op de aard van de eerste sterren van het universum.

Een subklasse van koolstofarme metaalarme (CEMP) sterren, de zogenaamde CEMP-no-sterren, zijn oude sterren die grote hoeveelheden koolstof bevatten, maar weinig van de zware metalen (zoals ijzer) die de sterren van de latere generatie gemeen hebben. Enorme sterren van de eerste generatie, bestaande uit zuivere waterstof en helium, produceerden en wierpen zwaardere elementen door stellaire winden tijdens hun leven of wanneer ze explodeerden als supernova. Die metalen - alles wat zwaarder is dan helium, in astronomisch spraakgebruik - vervuilden de nabijgelegen gaswolken waaruit nieuwe sterren werden gevormd.

Jinmi Yoon, een postdoctoraal onderzoeksmedewerker bij de afdeling Natuurkunde; Timoteüs Bieren, de Notre Dame-leerstoel in astrofysica; en Vinicius Placco, een onderzoeksprofessor aan de Notre Dame, samen met hun medewerkers, laten zien in bevindingen gepubliceerd in de Astrofysica Journal deze week dat de laagste metalliciteit sterren, de meest chemisch primitieve, omvatten grote fracties van CEMP-sterren. De CEMP-geen sterren, die ook rijk zijn aan stikstof en zuurstof, zijn waarschijnlijk de sterren geboren uit waterstof- en heliumgaswolken die werden vervuild door de elementen die werden geproduceerd door de eerste sterren van het universum.

"De CEMP-geen sterren die we vandaag zien, althans velen van hen, werden kort na de oerknal geboren, 13,5 miljard jaar geleden, uit bijna volledig niet-verontreinigd materiaal, " zegt Yoon. "Deze sterren, gelokaliseerd in het halosysteem van onze melkweg, zijn echte sterren van de tweede generatie - geboren uit de nucleosyntheseproducten van de allereerste sterren."

Beers zegt dat het onwaarschijnlijk is dat de eerste sterren van het universum nog bestaan, maar er kan veel over hen worden geleerd uit gedetailleerde studies van de volgende generatie sterren.

"We analyseren de chemische producten van de allereerste sterren door te kijken naar wat werd opgesloten door de sterren van de tweede generatie, ", zegt Beers. "We kunnen deze informatie gebruiken om het verhaal te vertellen over hoe de eerste elementen werden gevormd, en bepaal de verdeling van de massa's van die eerste sterren. Als we weten hoe hun massa's werden verdeeld, we kunnen het proces modelleren van hoe de eerste sterren zich vanaf het allereerste begin vormden en evolueerden."

De auteurs gebruikten spectroscopische gegevens met hoge resolutie die door veel astronomen zijn verzameld om de chemische samenstelling van ongeveer 300 sterren in de halo van de Melkweg te meten. Er vormen zich meer en zwaardere elementen naarmate latere generaties sterren extra metalen blijven leveren, ze zeggen. Terwijl nieuwe generaties sterren worden geboren, ze bevatten de metalen die door eerdere generaties zijn geproduceerd. Vandaar, hoe meer zware metalen een ster bevat, hoe recenter het werd geboren. onze zon, bijvoorbeeld, is relatief jong, met een leeftijd van slechts 4,5 miljard jaar.

Een begeleidend papier, getiteld "Observationele beperkingen op nucleosynthese van de eerste ster. II. Spectroscopie van een ultra-metaalarme CEMP-geen ster, " waarvan Placco de hoofdauteur was, werd deze week ook in hetzelfde nummer van het tijdschrift gepubliceerd. Het artikel vergelijkt theoretische voorspellingen voor de chemische samenstelling van nul-metalliciteit supernova-modellen met een nieuw ontdekte CEMP-no-ster in het Melkwegstelsel.