Wetenschap
Astrofysici ontdekken een nieuwe methode om op de eerste sterren te jagen
Een recent onderzoek onder leiding van de onderzoeksgroep van professor Jane Lixin Dai van de afdeling natuurkunde van de Universiteit van Hong Kong (HKU) heeft een nieuwe methode ontdekt voor het detecteren van sterren van de eerste generatie, bekend als Populatie III (Pop III) sterren. die nooit rechtstreeks zijn gedetecteerd.
Het onderzoek wordt breed erkend door de internationale astronomiegemeenschap, met als hoogtepunt het Space Telescope Science Institute, dat verschillende NASA-telescopen beheert. Deze potentiële ontdekkingen over Pop III-sterren houden de belofte in dat ze de geheimen van de oorsprong van het universum zullen ontsluieren en een dieper inzicht zullen verschaffen in de opmerkelijke reis van de oorspronkelijke kosmos naar de wereld die we vandaag de dag bewonen.
Hun bevindingen zijn onlangs gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters .
Kort nadat het heelal begon met de oerknal, begonnen de eerste sterren, die voornamelijk uit waterstof en helium bestonden, zich te vormen. De eigenschappen van deze sterren van de eerste generatie, Pop III, zijn heel anders dan sterren zoals onze eigen zon of zelfs de sterren die zich vandaag de dag vormen. Ze waren enorm heet, gigantisch in omvang en massa, maar van zeer korte duur.
Pop III-sterren zijn de eerste fabrieken die de meeste elementen zwaarder dan waterstof en helium om ons heen synthetiseren. Ze zijn ook erg belangrijk voor de vorming van latere generaties sterren en sterrenstelsels. Tot nu toe zijn er echter geen overtuigende directe detecties van Pop III-sterren geweest, omdat deze sterren, gevormd in het vroege heelal, erg ver weg zijn en veel te zwak voor onze telescopen op de grond of in de ruimte.
Voor het eerst ontdekten HKU-wetenschappers een nieuwe methode om deze eerste sterren in het vroege heelal te detecteren. Een recent onderzoek onder leiding van de onderzoeksgroep van professor Dai van de afdeling natuurkunde van de HKU suggereerde dat een Pop III-ster door getijdenkracht in stukken kan worden gescheurd als hij in de buurt van een enorm zwart gat afdwaalt.
Bij een dergelijke getijdenverstoring (TDE) doet het zwarte gat zich te goed aan het stellaire puin en produceert het zeer heldere uitbarstingen. De onderzoekers onderzochten het complexe fysieke proces dat daarbij betrokken is en toonden aan dat deze uitbarstingen over miljarden lichtjaren kunnen schijnen om ons vandaag de dag te bereiken. Het belangrijkste is dat ze hebben ontdekt dat de unieke kenmerken van deze TDE-fakkels kunnen worden gebruikt om het bestaan van Pop III-sterren te identificeren en inzicht te krijgen in hun eigenschappen.
“Aangezien de energetische fotonen zich van een zeer verre afstand verplaatsen, zal de tijdschaal van de uitbarsting langer worden als gevolg van de uitdijing van het universum. Deze TDE-uitbarstingen zullen over een zeer lange tijdsperiode opkomen en vergaan, waardoor ze zich onderscheiden van de TDE’s. van sterren van het zonnetype in het nabije heelal", zegt professor Dai, hoofdonderzoeker en corresponderende auteur van het project.
"Interessant is dat niet alleen de tijdschalen van de uitbarstingen worden opgerekt, maar ook hun golflengte. Het optische en ultraviolette licht dat door de TDE wordt uitgezonden, zal worden overgedragen naar infrarode emissies wanneer het de aarde bereikt", zegt Dr. Rudrani Kar Chowdhury, postdoctoraal onderzoeker van de TDE. Afdeling Natuurkunde van de HKU en de eerste auteur van het artikel, toegevoegd.
Wat de ontdekking nog spannender maakt, is dat twee vlaggenschipmissies van NASA, de onlangs gelanceerde James Webb Space Telescope (JWST) en de komende Nancy Grace Roman Space Telescope (Roman), het vermogen hebben om dergelijke infraroodemissies vanaf grote afstanden waar te nemen.
Professor Priya Natarajan van de afdeling Sterrenkunde en Natuurkunde van de Yale Universiteit en co-auteur van het artikel verklaarde:‘De unieke capaciteiten van Roman om tegelijkertijd een groot deel van de hemel te kunnen observeren en diep in het vroege heelal te kunnen kijken, maken het tot een veelbelovende sonde. voor het detecteren van deze Pop III TDE-vlammen, die op hun beurt zouden dienen als een indirecte ontdekking van Pop III-sterren."
Janet Chang, een Ph.D. student aan de afdeling natuurkunde van de HKU en co-auteur van het artikel, voegde hieraan toe:"We verwachten dat Roman elk jaar enkele tientallen van deze gebeurtenissen zal ontdekken als de juiste observatiestrategie wordt gevolgd."
Met deze bevindingen in het achterhoofd biedt het komende decennium een aanzienlijk potentieel voor het identificeren van deze verschillende bronnen, wat zal leiden tot spannende onthullingen over Pop III-sterren en het ontrafelen van de mysteries van het ontstaan van het universum.