Professor Chiaki Kobayashi van het Center for Astrophysics Research (CAR) van de Universiteit van Hertfordshire leidde het baanbrekende onderzoek met behulp van de gegevens van de James Webb Space Telescope (JWST).

Het sterrenstelsel dat professor Kobayashi onderzocht heet GN-z11 en bevindt zich slechts 440 miljoen jaar na de oerknal. De door de JWST verzamelde spectra wezen echter op een ongewoon hoge hoeveelheid stikstof in GN-z11, wat veel wetenschappers heeft verrast.

Tijdens de oerknal worden alleen lichte elementen geproduceerd, en koolstof en zwaardere elementen worden gemaakt in sterren en verspreid in het interstellaire medium wanneer de sterren sterven na 13,8 miljard jaar kosmische tijd.

Tot nu toe was een van de hypothesen die naar voren werd gebracht om de aanwezigheid van zoveel stikstof in de Melkweg te verklaren de mogelijke productie van elementen door een superzware ster, die 50.000 tot 100.000 keer zwaarder is dan onze zon.

Maar het onderzoek van professor Kobayashi heeft niet alleen de hypothese van superzware sterren en mogelijk ook het overgebleven superzware zwarte gat weerlegd. In plaats daarvan heeft ze een nieuwe manier ontwikkeld om vroege sterrenstelsels te begrijpen.

Professor Chiaki Kobayashi, hoogleraar astrofysica aan de Universiteit van Hertfordshire, zei:‘Het sterrenstelsel vertelt ons niet over een ongewone ster, maar over een ongewone episode uit het leven in sterrenstelsels. chemische samenstelling. "

"In de korte periode in ons model, geschat op slechts één miljoen jaar, is de hoeveelheid stikstof veel groter dan die van zuurstof.

"Ons theoretisch model, dat geen speciale verrijkingsbronnen vereist, net zoals bij gewone sterren zoals in onze Melkweg, voorspelt ook alle elementaire hoeveelheden, die we zelfs met de beste telescoop die we nu hebben niet kunnen detecteren." P>

Het theoretische model van de bursty star helpt ons begrip van het vroege heelal te ontsluiten, legt professor Kobaysahi, die ook nucleaire astrofysica bestudeert, uit.

"In ons model ervaart het sterrenstelsel een periodieke, uitbarstingen van stervorming, en vrij massieve stervende sterren, Wolf-Rayet-sterren genaamd, produceren dit specifieke element, stikstof, voordat grote zware elementen zoals zuurstof door supernova's worden geproduceerd."

"Wat wij geloven, en dit is ongelooflijk spannend voor iedereen die ons universum bestudeert, is dat dit model getuige is van een zeer dramatische evolutionaire fase voor sterrenstelsels."

Wat betreft de toekomst en wat de ontdekking betekent voor de astrofysica, voegde professor Kobayashi eraan toe:"We zouden graag nog veel meer sterrenstelsels zoals dit sterrenstelsel zien, met een ongebruikelijke chemische samenstelling."

‘We zouden ook graag meer andere elementen in deze sterrenstelsels zien dan stikstof en zuurstof. Omdat verschillende elementen worden geproduceerd uit verschillende soorten sterren op verschillende tijdschalen, vormen patronen van elementaire overvloed het fossielenbestand om de geschiedenis van het universum te begrijpen. Ik noem dit benader 'extra-galactische archeologie.'"

De bevindingen zijn gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters .

Meer informatie: Chiaki Kobayashi et al., Snelle chemische verrijking door intermitterende stervorming in GN-z11, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI:10.3847/2041-8213/ad1de1

Aangeboden door Universiteit van Hertfordshire