Zeggen "we zijn sterrenstof" is misschien een cliché, maar het is een onmiskenbaar feit dat de meeste essentiële elementen van het leven in sterren zijn gemaakt.

"Voor de eerste keer, we kunnen nu de verdeling van elementen over onze Melkweg bestuderen, " zegt Sten Hasselquist van de New Mexico State University. "De elementen die we meten omvatten de atomen die 97% van de massa van het menselijk lichaam uitmaken."

De nieuwe resultaten komen uit een catalogus van meer dan 150, 000 sterren; voor elke ster, het omvat de hoeveelheid van elk van bijna twee dozijn chemische elementen. De nieuwe catalogus bevat alle zogenaamde "CHNOPS-elementen" - koolstof, waterstof, stikstof, zuurstof, fosfor, en zwavel - bekend als de bouwstenen van al het leven op aarde. Dit is de eerste keer dat metingen van alle CHNOPS-elementen zijn gedaan voor zo'n groot aantal sterren.

Hoe weten we hoeveel van elk element een ster bevat? Natuurlijk, astronomen kunnen geen sterren bezoeken om een ​​monster op te lepelen van waar ze van gemaakt zijn, dus gebruiken ze in plaats daarvan een techniek genaamd spectroscopie om deze metingen te doen. Deze techniek splitst licht – in dit geval licht van verre sterren – in gedetailleerde regenbogen (spectra genoemd). We kunnen bepalen hoeveel van elk element een ster bevat door de diepte te meten van de donkere en heldere vlekken in de spectra die door verschillende elementen worden veroorzaakt.

Astronomen in de Sloan Digital Sky Survey hebben deze waarnemingen gedaan met behulp van de APOGEE-spectrograaf (Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment) op de 2,5 meter lange Sloan Foundation Telescope bij Apache Point Observatory in New Mexico. Dit instrument verzamelt licht in het nabij-infrarode deel van het elektromagnetische spectrum en verspreidt het, als een prisma, om handtekeningen van verschillende elementen in de atmosfeer van sterren te onthullen. Een fractie van de bijna 200, 000 sterren onderzocht door APOGEE overlappen met de steekproef van sterren waarop de NASA Kepler-missie is gericht, die werd ontworpen om potentieel aardachtige planeten te vinden. Het werk dat vandaag wordt gepresenteerd, concentreert zich op negentig Kepler-sterren die bewijzen tonen dat ze rotsachtige planeten bevatten, en die ook door APOGEE zijn onderzocht.

Hoewel de Sloan Digital Sky Survey misschien het best bekend staat om zijn prachtige openbare beelden van de lucht, sinds 2008 is het volledig een spectroscopisch onderzoek. De huidige metingen van de stellaire chemie maken gebruik van een spectrograaf die infrarood licht waarneemt - de APOGEE-spectrograaf (Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment), gemonteerd op de 2,5 meter lange Sloan Foundation Telescope bij Apache Point Observatory in New Mexico.

Jon Holtzman van de New Mexico State University legt uit dat "door in het infrarode deel van het spectrum te werken, APOGEE kan sterren over veel meer van de Melkweg zien dan wanneer het zou proberen waar te nemen in zichtbaar licht. Infrarood licht gaat door het interstellaire stof, en APOGEE helpt ons een breed scala aan golflengten in detail te observeren, zodat we de patronen kunnen meten die door tientallen verschillende elementen zijn gecreëerd."

De nieuwe catalogus helpt astronomen al om een ​​nieuw begrip te krijgen van de geschiedenis en structuur van onze Melkweg, maar de catalogus laat ook een duidelijke menselijke connectie met de lucht zien. Zoals de beroemde astronoom Carl Sagan zei:"we zijn gemaakt van sterrenstof." Veel van de atomen waaruit je lichaam bestaat, zijn ergens in het verre verleden in sterren gecreëerd, en die atomen hebben lange reizen gemaakt van die oude sterren naar jou.

Terwijl mensen voor 65% uit zuurstof bestaan, zuurstof maakt minder dan 1% uit van de massa van alle elementen in de ruimte. Sterren zijn meestal waterstof, maar kleine hoeveelheden zwaardere elementen zoals zuurstof kunnen worden gedetecteerd in de spectra van sterren. Met deze nieuwe resultaten APOGEE heeft meer van deze zwaardere elementen in de binnenste Melkweg gevonden. Sterren in de binnenste melkweg zijn ook ouder, dus dit betekent dat meer van de elementen van het leven eerder in de binnenste delen van de Melkweg werden gesynthetiseerd dan in de buitenste delen.

Hoewel het leuk is om te speculeren welke impact de samenstelling van de innerlijke Melkweg kan hebben op waar het leven opduikt, we zijn veel beter in het begrijpen van de vorming van sterren in onze Melkweg. Omdat de processen die elk element produceren plaatsvinden in specifieke soorten sterren en met verschillende snelheden verlopen, ze laten specifieke kenmerken achter in de patronen van chemische overvloed gemeten door SDSS/APOGEE. Dit betekent dat de nieuwe catalogus van elementaire overvloed van SDSS/APOGEE gegevens levert die kunnen worden vergeleken met de voorspellingen van modellen voor de vorming van sterrenstelsels.

Jon Bird van de Vanderbilt University, die werkt aan het modelleren van de Melkweg, legt uit dat "deze gegevens nuttig zullen zijn om vooruitgang te boeken bij het begrijpen van de Galactische evolutie, naarmate er steeds meer gedetailleerde simulaties van de vorming van onze melkweg worden gemaakt, die complexere gegevens nodig hebben om te vergelijken."

"Het is een geweldig human interest-verhaal dat we nu in staat zijn om de overvloed van alle belangrijke elementen in het menselijk lichaam in kaart te brengen over honderdduizenden sterren in onze Melkweg, "Zei Jennifer Johnson van de Ohio State University. "Dit stelt ons in staat om beperkingen op te leggen aan wanneer en waar in onze melkweg het leven de vereiste elementen had om te evolueren, een soort 'temporele Galactische bewoonbare zone'".

De catalogus van chemische abundanties waaruit deze kaarten zijn gegenereerd, is publiekelijk vrijgegeven als onderdeel van de dertiende gegevensrelease van de SDSS, en is voor iedereen gratis online beschikbaar op www.sdss.org.