Astronomen vinden nikkel en andere onverwachte elementen in vroege stervormende sterrenstelsels
Oude sterrenstelsels die 2 tot 3 miljard jaar na de Oerknal zijn ontstaan, zijn ongewoon heet en bevatten onverwachte elementen, zoals nikkel. Dit volgt uit een analyse van gegevens verzameld door het CECILIA-onderzoek (Chemical Evolution Constrained Using Ionized Lines In Interstellar Aurorae).
Tijdens de jeugd van het heelal kenden veel sterrenstelsels een periode van intense stervorming.
Tegenwoordig vormen sommige sterrenstelsels, zoals onze eigen Melkweg, nog steeds nieuwe sterren, zij het niet meer zo snel. Andere sterrenstelsels zijn helemaal gestopt met het produceren van sterren.
Dit nieuwe onderzoek kan astronomen helpen de redenen achter deze verschillende trajecten te begrijpen.
Met behulp van de Webb Space Telescope richtte hun onderzoeksprogramma zich op “tiener”-sterrenstelsels toen ze een rommelige tijd van groeispurten en verandering doormaakten.
De onderzoekers bestudeerden de spectra van 33 verre sterrenstelsels , waarbij ze hun licht scheidden in de samenstellende golflengten.
Ze namen het gemiddelde van de spectra van alle 33 sterrenstelsels om het diepste spectrum te maken van een ver sterrenstelsel dat ooit is gezien. Het zou ongeveer 600 uur telescooptijd kosten om het te repliceren.
Dit spectrum stelde de onderzoekers in staat om een soort atlas te maken die toekomstige Webb-waarnemingen van zeer verre objecten zal informeren.
Met behulp van de spectra konden de astronomen acht verschillende elementen identificeren: waterstof, helium, stikstof, zuurstof, silicium, zwavel, argon en nikkel.
Deze elementen in deze sterrenstelsels zijn geen verrassing, maar het vermogen om hun licht te meten is ongekend en toont de kracht van de Webb Space Telescope, aldus de onderzoekers.
Alle elementen die zwaarder zijn dan waterstof en helium worden in sterren gemaakt. Wanneer sterren exploderen tijdens gewelddadige gebeurtenissen zoals supernova’s, spuwen ze deze elementen uit in de kosmische omgeving waar ze worden opgenomen in de volgende generatie sterren.
Door de aanwezigheid van bepaalde elementen in deze vroege sterrenstelsels te onthullen kunnen astronomen leren hoe stervorming verandert in de loop van hun evolutie.
De onderzoekers waren verrast door de aanwezigheid van nikkel, wat bijzonder lastig is waar te nemen en zelfs in nabijgelegen sterrenstelsels niet kan worden aangetoond.
Er moet voldoende van een element aanwezig zijn in een sterrenstelsel en de juiste omstandigheden hebben om het waar te nemen.
Volgens de onderzoekers praat niemand ooit over het waarnemen van nikkel. Elementen moeten in gas gloeien anders kunnen we ze niet zien. Dus als we nikkel zien moet er iets unieks zijn aan de sterren in de sterrenstelsels.
De tiener-sterrenstelsels waren ook extreem heet: terwijl de heetste gebieden met sterrenstelsels meer dan 9700 °C kunnen bereiken halend e vroege sterrenstelsels temperaturen van meer dan 13.500 °C.
De onderzoekers verwachtten dat deze vroege sterrenstelsels een heel, heel andere chemie zouden hebben dan ons eigen sterrenstelsels en de sterrenstelsels die ons vandaag de dag omringen.
Maar men was nog steeds erg verrast door wat de Webb Space Telescope onthulde.
The teenage galaxies were also extremely hot: while the hottest pockets with galaxies can reach over 9,700 degrees Celsius, the early galaxies clock in at higher than 13,350 degrees Celsius.
De ontdekking is beschreven in een artikel dat in de Astrophysical Journal Letters is gepubliceerd.
Artikel: Allison L. Strom et al. 2023. CECILIA: The Faint Emission Line Spectrum of z ∼ 2–3 Star-forming Galaxies. ApJL 958, L11; doi: 10.3847/2041-8213/ad07dc
Eerste publicatie: 24 november 2023
Bron: sci-news
