science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Sterren onthouden de wedergeboorte van ons eigen sterrenstelsel

Schematisch diagram van twee stadia van stervorming in het Melkwegstelsel volgens Noguchi. In de bovenste afbeelding, blauw (koud) en rood (warm) duiden op gas. De kleurenkaart in het onderste paneel toont de verdeling van de elementaire samenstelling van sterren berekend door het model van Noguchi, waarbij de paarse lijn aangeeft hoe de elementaire samenstelling van het gas in de loop van de tijd verandert (Credit:M. Noguchi, met dank aan de natuur). Overlappende contouren tonen de verdeling van zonnebuurtsterren waargenomen door APOGEE, een spectroscopisch apparaat bevestigd aan de 2,5 m telescoop van de Alfred P. Sloan Foundation bij Apache Point Observatory in New Mexico (Credit:M. Haywood et al. A&A, 589, 66 (2016), gereproduceerd met toestemming © ESO).

Het Melkwegstelsel is al eens eerder gestorven, en we zijn nu in wat wordt beschouwd als zijn tweede leven. Berekeningen van Masafumi Noguchi (Tohoku University) hebben tot nu toe onbekende details over de Melkweg onthuld. Deze werden gepubliceerd in de editie van 26 juli van: Natuur .

Sterren in de Melkweg zijn gevormd in twee verschillende tijdperken door verschillende mechanismen. Er zat een lange rustperiode tussen, toen de stervorming stopte. Ons thuisstelsel blijkt een dramatischer geschiedenis te hebben dan oorspronkelijk werd gedacht.

Bij het berekenen van de evolutie van de Melkweg over een periode van 10 miljard jaar, Noguchi omvatte het concept van "cold flow accretie, " een nieuw idee voorgesteld door Avishai Dekel (The Hebrew University) en collega's. Het beschrijft hoe sterrenstelsels omringend gas verzamelen tijdens hun vorming. Hoewel de tweetrapsformatie werd voorgesteld voor veel massievere sterrenstelsels door Yuval Birnboim (The Hebrew University) en collega's , Noguchi heeft kunnen bevestigen dat hetzelfde beeld van toepassing is op onze eigen Melkweg.

De geschiedenis van de Melkweg is ingeschreven in de elementaire samenstelling van sterren, omdat sterren de samenstelling van het gas erven waaruit ze zijn gevormd - in feite, sterren "onthouden" de overvloed aan elementen in gas op het moment dat ze worden gevormd.

Er zijn twee groepen sterren in de zonnebuurt met verschillende samenstellingen. De ene groep is rijk aan α-elementen zoals zuurstof, magnesium en silicium. De andere bevat veel ijzer. Recente waarnemingen door Misha Haywood (Observatoire de Paris) en collega's onthulden dat dit fenomeen de overhand heeft in een uitgestrekt gebied van de Melkweg. De oorsprong van deze tweedeling was onduidelijk. Het model van Noguchi biedt een antwoord op dit al lang bestaande raadsel.

Modelvoorspelling voor drie verschillende regio's van de Melkweg (Credit:M. Noguchi, met dank aan de natuur). Contouren zijn afkomstig van observaties door APOGEE (Credit:M. Haywood et al. A&A, 589, 66 (2016), gereproduceerd met toestemming © ESO).

Noguchi's weergave van de geschiedenis van de Melkweg begint op het moment dat koude gasstromen het melkwegstelsel binnenstroomden (cold flow accretie) en sterren gevormd uit dit gas. Gedurende deze periode, het gas begon snel α-elementen op te hopen die vrijkwamen bij explosies van kortstondige type II supernova's. Deze eerste generatie sterren zijn dan ook rijk aan α-elementen.

Toen schokgolven verschenen en het gas 7 miljard jaar geleden tot hoge temperaturen verhitten, het gas stopte met stromen in de melkweg en sterren stopten met vormen. Gedurende deze periode, vertraagde explosies van langlevende supernova's van het type Ia injecteerden ijzer in het gas en veranderden de elementaire samenstelling. Terwijl het gas afkoelde door straling uit te zenden, het begon 5 miljard jaar geleden terug te stromen in de melkweg (koelstroom) en maakte de tweede generatie sterren rijk aan ijzer, inclusief onze zon.

Volgens Benjamin Williams (Universiteit van Washington) en collega's, ons buurstelsel, Andromeda, vormden ook sterren in twee afzonderlijke tijdperken. Noguchi's model voorspelt dat massieve spiraalstelsels zoals de Melkweg en Andromeda een gat in stervorming hebben ervaren, terwijl kleinere sterrenstelsels continu sterren maakten. Noguchi verwacht dat "toekomstige waarnemingen van nabije sterrenstelsels onze kijk op de vorming van sterrenstelsels radicaal kunnen veranderen."