Astronomiya

III populyar ulduzlar birbaşa I populyar ulduzlara çevrilə bilərmi?

III populyar ulduzlar birbaşa I populyar ulduzlara çevrilə bilərmi?

Böyük Partlayışdan yüz milyonlarla il sonra, ilk ulduzlar əsasən hidrogen, bir az helyum və bəlkə də bir az lityumdan meydana gəlməyə başladı. Bu ulduzlarda heç bir "metal" yox idi (elementlər helyumdan daha ağırdır) və Populyasiya III ulduzları kimi təsnif edilirlər. Hələ bu Pop III ulduzlarından heç birini müşahidə etməmişik və müşahidə ehtimalı azdır. Bunun səbəbi, Pop III ulduzlarının inanılmaz dərəcədə kütləvi olduğu düşünülməsidir, buna görə o qədər əvvəl ölmüşlər ki, artıq onların işığını görə bilmərik. Pop I ulduzları metalla zəngindir; metallıqları Günəşimizdən 1/10 ilə 3 qat çoxdur. Araşdırmamda hər kəsin ilk nəsil ulduzların metal olmadığını, ikinci nəsil ulduzların çox az olduğunu və üçüncü nəsil ulduzların bir az metal olduğunu qəbul etməsi görünür, amma heç kim bu imkanları həll etmir. Beləliklə, bəzi Pop III ulduzlarının o qədər kütləvi olduqları, II Pop'u atlayaraq birbaşa Pop I-yə gedə bildikləri mümkündürmü? Bəlkə supernovaya getdikdə bir neçəsi yaxındadır?


Xeyr. I populyasiyada ulduzlar stronsium, barium, qızıl, qurğuşun və s. Kimi elementlərdən ibarətdir yox tip II (nüvənin çökməsi) supernovalarında əmələ gəlmişdir (çox). Dəmir, nikel, manqan və s.-də yalnız supernovalarla zənginləşdirilmiş qazdan əmələ gələn ulduzlardan daha zəngindir.

Populyasiya I ulduzları (Günəş kimi) üçüncü nəsil ulduzları adlandırıla bilər, çünki ən azı iki ulduzdan keçən material ehtiva edir - ancaq supernova kimi partlayan iki yüksək kütlə ulduzu deyil.

Dəmir zirvəli elementlər əsasən ağ cırtdanlar partlayan Ia tip supernova ilə əmələ gəlir və yayılır. Ağ cırtdanlar qalıqlarıdır aşağı kütlə uzun ömürlü ulduzlar.

Bir çox ağır element (stronsiyum, barium, qurğuşun və s.) S nisbəti ilə (nisbətən) uzun ömürlü və supernova kimi partlamayan ara kütlə ulduzlarında əmələ gəlir. Bundan əlavə, bu neytron tutulması dəmir zirvəli nüvələrin toxum rolunu oynamasını tələb edir, buna görə də bu ulduzlar öz növbəsində onsuz da dəmir pik nüvələrlə zənginləşdirilmiş materialdan əmələ gəlməlidir.

İndi başqa elementlərin (gümüş, qızıl, osmium və s.) Neytron ulduzlarının birləşməsi ilə meydana gəldiyi düşünülür, burada neytron ulduzlarını yaradan ilkin supernova ilə orbital çürümədən sonra birləşmə arasında əhəmiyyətli bir gecikmə olmalıdır.


Kainatdakı ilk nəsil ulduzların ən yaxşı müşahidə sübutu

Astronomlar uzun müddət Böyük Partlayışdan ilkin materialdan doğan ilk nəsil ulduzların - Populyasiya III ulduzları kimi tanınan varlığını nəzəriyyə etdilər [1]. Həyat üçün vacib olan oksigen, azot, karbon və dəmir kimi daha ağır kimyəvi elementlər ulduzların qarnında saxtalaşdırılmışdır. Bu, ilk ulduzların ulduzlardan əvvəl mövcud olan yeganə elementlərdən - hidrogen, helyum və az miqdarda lityumdan meydana gəlməsi lazım olduğunu göstərir.

Bu III Populyasiya ulduzları çox böyük olardı - Günəşdən yüzlərlə, hətta min qat daha kütləvi - alovlu isti və keçici - təxminən iki milyon ildən sonra fövqəlnova kimi partlayan. Ancaq bu günə qədər onların varlığının fiziki sübutu üçün axtarış nəticəsiz qalmışdı [2].

Portuqaliyadakı Astrofizika və Kosmik Elmlər İnstitutu, Lissabon Universitetinin Elmlər Fakültəsi və Hollandiyadakı Leiden Rəsədxanasından David Sobralın rəhbərlik etdiyi bir qrup, indi ESO-nun Çox Böyük Teleskopunu köhnə Kainata nəzər salmaq üçün istifadə etdi. Böyük Partlayışdan təqribən 800 milyon il sonra reionizasiya olaraq bilinən bir dövrə. Göyün kiçik bir sahəsini dar və dərindən araşdırmaq əvəzinə, əhatə dairələrini genişləndirərək indiyə qədər cəhd etdikləri çox uzaq qalaktikaların araşdırmalarını apardılar.

Onların geniş tədqiqatı W. M. Keck Rəsədxanası və Subaru Teleskopunun, NASA / ESA Hubble Kosmik Teleskopunun köməyi ilə VLT istifadə edilərək aparıldı. Komanda təəccüblü dərəcədə parlaq, çox gənc qalaktikaları aşkarladı və təsdiqlədi. Bunlardan biri, CR7 etiketli [3], son dərəcə nadir bir obyekt idi, indiyədək Kainatdakı bu mərhələdə müşahidə edilən ən parlaq qalaktikadır [4]. CR7 və digər parlaq qalaktikaların kəşfi ilə iş onsuz da müvəffəq oldu, lakin sonrakı yoxlama əlavə həyəcan verici xəbərlər verdi.

VLT-dəki X-atıcı və SINFONI alətləri CR7-də güclü ionlaşmış helyum emissiyası tapdı, lakin olduqca vacib və təəccüblü bir şəkildə - qalaktikadakı parlaq cibdə daha ağır elementlərdən heç bir əlamət yoxdur. Bu, komandanın Kainatın əvvəlindəki bir qalaktika içərisində ionlaşmış qaza sahib olan Populyasiya III ulduz qrupları üçün ilk yaxşı dəlilləri kəşf etdiyi anlamına gəldi [5].

"Kəşf əvvəldən gözləntilərimizə meydan oxudu" dedi David Sobral, "belə parlaq bir qalaktika tapacağımızı gözləmədiyimiz üçün. Sonra CR7-nin təbiətini hissə-hissə açaraq başa düşdük ki, yalnız tapmadıq ən parlaq uzaq qalaktika, eyni zamanda populyasiya III ulduzlarından gözlənilən hər bir xüsusiyyətə sahib olduğunu anlamağa başladı və bu ulduzlar son nəticədə burada olmağımızı təmin edən ilk ağır atomları meydana gətirənlər idi. bundan daha həyəcanlı. "

CR7 içərisində, daha populyar və bir qədər qırmızı rəngli ulduz qrupları tapıldı, bu da Populyasiya III ulduzlarının meydana gəlməsinin dalğalarda meydana gəldiyini göstərir - proqnozlaşdırıldığı kimi. Komandanın birbaşa müşahidə etdiyi şey III Populyasiya ulduzlarının son dalğası idi və bu cür ulduzların əvvəllər düşünüləndən daha asan tapılmasını təklif etdi: müntəzəm ulduzlar arasında, daha erkən, ən kiçik və ən kiçik qalaktikalarda deyil, daha parlaq qalaktikalarda yaşayırlar. öyrənmək son dərəcə çətin olacaq qədər zəifdirlər.

Məqalənin ikinci müəllifi Jorryt Matthee sonucunu belə verdi: "Mən həmişə haradan gəldiyimizi düşünürdüm. Uşaqlıqda elementlərin haradan gəldiyini bilmək istəyirdim: sümüklərimdəki kalsium, əzələlərimdəki karbon, dəmir qanım. Bunların əvvəlcə Kainatın ən başlanğıcında, ilk nəsil ulduzlar tərəfindən yaradıldığını öyrəndim. Bu kəşflə diqqətəlayiq bir şəkildə bu cür cisimləri ilk dəfə görməyə başlayırıq. "

VLT, ALMA və NASA / ESA Hubble Kosmik Teleskopu ilə aparılan daha çox müşahidələrin, müşahidə olunanların Populyasiya III ulduzları olduğunu şübhəsiz təsdiqləmək və digər nümunələri axtarmaq və müəyyənləşdirmək planlaşdırılır.

[1] Populyasiya adı yaranmışdır, çünki astronomlar Samanyolu ulduzlarını I Əhali (Günəş kimi daha ağır elementlərlə zəngin və diski əmələ gətirən ulduzlar) və II Əhali (yaşlı ulduzlar, aşağı ağır elementli) kimi təsnif etmişdilər. Samanyolu qabarıqlıq və halo və kürə ulduz qruplarında).

[2] Bu ulduzları tapmaq çox çətindir: son dərəcə qısamüddətli olardılar və Kainatın işıqlarına çox şəffaf olmayan bir zamanda parlayardılar. Əvvəlki tapıntılara şunlar daxildir: İonlaşmış helyumun aşkar edilmədiyi Nagao, et al., 2008, ionlaşdırılmış helyumun aşkarlandığı, lakin karbon və oksigenin yanında aktiv bir qalaktik nüvənin və Cassata-nın açıq imzaları. və s., 2013, burada ionlaşmış helium aşkar edildi, lakin çox aşağı ekvivalent genişlik və ya zəif intensivlik və karbon və oksigenlə birlikdə.

[3] CR7-nin ləqəbi, kosmik zaman baxımından yerinin ölçüsü olan COSMOS Redshift 7-nin qısaltmasıdır. Qırmızı sürüşmə nə qədər yüksəkdirsə, qalaktika bir o qədər uzaqlaşır və Kainat tarixində daha irəli görünür. Məsələn, indiyədək müşahidə edilən ən qədim qalaktikalardan biri olan A1689-zD1, 7.5 qırmızı sürüşmə qabiliyyətinə malikdir.

CR7, Sextans (The Sextant) bürcündə sıx bir şəkildə araşdırılmış bir göy yaması olan COSMOS sahəsindədir.

Ləqəb, böyük Portuqaliyalı futbolçu, CR7 kimi tanınan Kriştiano Ronaldonun ilhamından qaynaqlanıb.

[4] CR7, bir növü olduğu düşünülən əvvəlki titul sahibi Himikodan üç dəfə daha parlaqdır.

[5] Komanda iki alternativ nəzəriyyəni nəzərdən keçirdi: işığın mənbəyinin ya bir AGN ya da Wolf-Rayet ulduzlarından olması. Ağır elementlərin olmaması və digər dəlillər hər iki nəzəriyyəni rədd edir. Komanda ayrıca mənbənin özləri müstəsna ekzotik və tamamilə nəzəri obyektlər olan birbaşa çökən qara dəlik ola biləcəyini düşündü. Geniş bir emissiya xəttinin olmaması və hidrogen və helium parlaqlığının belə bir qara dəlik üçün proqnozlaşdırıldığından qat-qat çox olması bunun da mümkün olmadığını göstərir. X-ray tullantılarının olmaması bu ehtimalı daha da təkzib edəcək, lakin əlavə müşahidələrə ehtiyac var.


Ethan-a soruş: İki yadplanetli mədəniyyət bir-birinə nə qədər yaxınlaşa bilər?

Budur Yer üzündə, bizə ən yaxın dünya qısır, yaşayış olmayan ayımızdır. Ancaq çox təsəvvür edilə bilər. [+] hallar, özümüzə yaxın, bəlkə də Günəş Sistemimiz daxilində başqa bir yaşayış dünyası ola bilər. Biri nə qədər yaxın ola bilər?

Budur Yer planetində, Günəş ətrafında olan orbitdə, şəhərdəki yeganə ağıllı həyat oyunuyuq. Günəş sisteminin başqa yerlərində ya keçmiş həyat, ya da mikrob həyatı üçün imkanlar ola bilər, ancaq ağıllı, mürəkkəb, fərqli və çoxhüceyrəli həyat getdikcə, dünyamızda olanlar tapa biləcəyimiz hər şeydən qat-qat üstündür. Ağıllı yadplanetlilər, başqa bir dünyada məskunlaşsalar, ən azı dörd işıq ili uzaqdadırlar. Bəs qalaktikanın hər hansı bir yerindəki yadplanetlilər üçün belə olmalıdır? Patreon tərəfdarı Jason McCampbell bunu bilmək istəyir:

Ulduzlararası səyahətləri görməməzlikdən gəldiklərini və fərqli ulduz sistemlərində inkişaf etdiklərini və təxminən 'həyat' olaraq tanıdığımızı təqib etdiklərini düşünərək, ən yaxın iki müstəqil ağıllı mədəniyyət ola bilər? Qlobal qruplar ulduzların yüksək bir sıxlığına sahib ola bilər, amma çox yüksək bir sıxlıq yaşayış qabiliyyətini istisna edirmi? Sıx bir klasterdəki bir astrofizik, kainata və ekzoplanetlərin axtarışına çox fərqli baxışa sahib olardı.

Həyatı həyata keçirmək üçün baş verməli olan bir çox addım var, amma bunun üçün maddələr hər yerdədir. Özünüzü bizə bənzəyən (kimyəvi) bir həyat axtarmaqla məhdudlaşdırsanız da, Kainat imkanlarla doludur.

Atomlar üzvi molekullar və bioloji proseslər daxil olmaqla molekullar meydana gətirmək üçün birləşə bilər. [+] həm ulduzlar arası, həm də planetlərdə. Həyatın yalnız Yerdən əvvəl deyil, ümumiyyətlə bir planetdə başlamaması mümkündürmü?

Daşlı planetlərə, üzvi molekullara və həyatın bloklarına sahib olmaq üçün kifayət qədər ağır elementlər yaratmalısınız. Kainat bunlarla doğulmur! Böyük Partlayışdan sonra kainat% 99,999999 hidrogen və helyumdur, karbon, oksigen, azot, fosfor, kalsium, dəmir və ya həyat üçün lazım olan digər kompleks elementlərdən heç biri yoxdur. Oraya çatmaq üçün bir çox ulduz nəslini yaşamalı, yanacaqlarını yandırmalı, supernova partlayışında ölməli və yeni yaradılan ağır elementləri növbəti nəsil ulduzlara çevirməliyik. Ən ağır elementləri yaratmaq üçün neytron ulduz-neytron ulduz birləşmələrinə ehtiyacımız var, bunların bir çoxu yer üzündə və bədənimizdəki həyat prosesləri üçün çox miqdarda lazımdır. Bunun üçün çox astrofizika tələb olunur.

Messier 17 olaraq da bilinən Omega dumanı, sıx və aktiv bir ulduz forması bölgəsidir. [+] tozlu və şüa bənzər görünüşünü izah edən kənarlara baxdı. Kainat tarixinin müxtəlif dövrlərində yaranan ulduzlar müxtəlif ağır elementlərə malikdir.

Dünya Böyük Partlayışdan 9 milyard il sonra meydana gəlsə də, Kainat bu qədər gözləməli deyildi. Ulduzları üç populyasiyaya ayırırıq:

  • Əhali I: Günəş kimi ulduzlar, elementlərin% 1-2-si hidrogen və helyumdan daha ağırdır. Bu material çox işlənib və qaz nəhəngləri ilə yaşayış qabiliyyətli qaya planetlərin qarışığı ilə günəş sistemlərinə yol açır.
  • Əhali II: bunlar əsasən yaşlı, daha təmiz ulduzlardır. Günəşdəki ağır elementlərin yalnız% 0.001-0.1-i ola bilər və dünyalarının çoxu dağınıq, qazlı dünyalardır. Bunlar həyat üçün çox ibtidai və ağır elementlərdə çox aşağı ola bilər.
  • Əhali III: Kainatdakı ağır elementlər tərəfindən tamamilə çirklənməməli olan ilk ulduzlar. Bunlar hələ kəşf edilməyib, lakin nəzəri olaraq hamının ilk ulduzlarıdır.

Ən erkən qalaktikalara baxdığımızda, demək olar ki, bütün Əhali II ulduzları ilə doludurlar. Ancaq yaxınlıqda cavan-qoca, metal ilə zəngin və metal-kasıb ulduzlarımız var.

Günəşlə burada göstərilən ən yaxın ulduzların çoxu arasındakı məsafələr dəqiqdir, lakin hər ulduz. [+] - buradakı ən böyüyü də - bu miqyaslansaydı, diametri bir pikselin milyondan birindən az olardı. Resim krediti: Andrew Z. Colvin, c.c.a.-s.a.-3.0 altında.

Andrew Z. Colvin / Wikimedia Commons

Ən vacib dərslərdən biri Kepler missiyasından və xüsusən Kepler-444 sistemindən gəldi. Bu ulduz olduğum bir Əhali (ətrafındakı planetlərlə), ancaq Yerdən daha çoxdur. Dünyamız təxminən 4,5 milyard yaşında ikən, Kepler-444 var 11,2 milyard yaşında, yəni Kainat heç olmasa çox erkən Yer kimi bir dünya qura bilərdi

Yerin meydana gəlməsindən 7 milyard il əvvəl. Bu ehtimalı və qalaktikamızın mərkəzi kimi bölgələrin bölgəmizdən daha çox metalla zənginləşməsini nəzərə alsaq, Kainatda (və bəlkə də Samanyolu) belə yerlərin olması mümkündür. Ağıllı həyat qurmaq üçün Günəş-Yer sistemindən daha əlverişlidir.

Gənc, Günəşə bənzər bir ulduzu əhatə edən qazdakı şəkər molekulları. Həyat üçün xammal ola bilər. [+] hər yerdə mövcuddur, lakin onları ehtiva edən hər bir planet həyatı inkişaf etdirməz.

ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / L. Calçada (ESO) & amp NASA / JPL-Caltech / WISE Team

Bəs həyat üçün yaxşı namizəd olan ulduzların harada ola biləcəyi barədə bildiklərimizi nəzərə alsaq, iki yad sivilizasiyanın bir-birinə ən yaxın olduğu nədir? Baxacaq yerlər harada olardı? Fərqli şərtlərdə cavablar nə ola bilər? Beş əsas ehtimalı nəzərdən keçirək.

Bu sənətkarın təəssüratı TRAPPIST-1 və səthdə əks olunan planetlərini göstərir. Potensial. [+] aləmlərin hər birindəki su üçün eyni zamanda səhnəni əhatə edən don, su hovuzları və buxar da təmsil olunur. Ancaq bu aləmlərdən hər hansı birinin həqiqətən hələ də atmosferə sahib olub olmadığı və ya ana ulduzları tərəfindən uçurulduğu bilinmir. Ancaq bir şey dəqiqdir: yaşayış üçün potensial aləmlər bir-birinə yaxındır: yalnız ayrılır

1.) Eyni günəş sistemi. Bu əsl xəyaldır. Günəş Sistemimizin ilk günlərində Veneranın, Yerin və Marsın (və hətta Ayı yaratmaq üçün Yerlə toqquşan hipotetik planet olan Theia'nın) hamısının eyni həyat dostu şərtlərə sahib olması inandırıcıdır. Çox güman ki, səthlərindəki maye suyun keçmiş tarixi ilə yanaşı, həyat üçün lazımlı maddələrlə dolu bir qabığa və atmosferə sahib idilər. Venera və Mars, hər biri dünyaya ən yaxınlaşarkən bir neçə on milyonlarla kilometrə yaxınlaşır: Venera üçün 38 milyon, Mars üçün 54 milyon. Ancaq bir M sinif (qırmızı cırtdan) ulduz ətrafında planetlərin ayrılma məsafələri çox azdır: TRAPPIST-1 sistemindəki potensial yaşayış aləmləri arasında ayrılma məsafələri təqribən yalnız 1 milyon km-dir. Nəhəng bir dünyanın və ya ikili bir planetin ətrafındakı əkiz aylar daha da yaxın ola bilər. Həyat müəyyən şərtlər verildikdə bir dəfə uğur qazanırsa, niyə eyni yerdə iki dəfə olmasın?

ESO-nun Çox Böyük Teleskopu tərəfindən görüldüyü kimi kürə qrupu Terzan 5, digər məlumatlarla birlikdə. . [+] Kürə qrupunun mərkəzindəki sıxlıqlar, hər yerdə olduğu kimi sabit qalarkən daha yüksəkdir.

ESO-VLT, F.R. Ferraro et al., HST-NICMOS, ESA / Hubble & amp NASA

2.) Qlobal bir qrup daxilində. Kürə qrupları, radiusda bəlkə də bir neçə on işıq ili sferasında olan yüz minlərlə ulduz ətrafında bir yerə toplanan kütləvi kolleksiyalardır. Xarici bölgələrdə ulduzlar ümumiyyətlə bir işıq ili ilə ayrılır, lakin ən sıx qrupların iç bölgələrində ulduz ayrılması Günəşdən Kuiper kəmərinə qədər olan məsafə qədər kiçik ola bilər. Bu ulduz sistemlərindəki planetlərin orbitləri bu sıx mühitlərdə də sabit olmalıdır və Kepler-444-ün yaşadığı 11,2 milyard ildən çox daha kiçik bir kürə qrupu bildiyimizi nəzərə alsaq, aralarında həyat və yaşayış üçün yaxşı namizədlər olmalıdır. Bir neçə yüz astronomik vahid, ulduzlar hərəkət etdikcə bu məsafə zaman keçdikcə dəyişsə də, iki mədəniyyət arasında füsunkar şəkildə yaxın bir qarşılaşma ola bilər.

Yüksək qətnamə yaxın infraqırmızı görüntüləmə, üç ulduzlu superklasterin tapılmasına səbəb oldu. [+] Qalaktika Mərkəzi. Yaxın infraqırmızı dalğa boyları Yerlə Qalaktik Mərkəz arasındakı sıx tozdan keçdiyindən bu superklasterləri görə bilərik. Bunlara Mərkəzi Parsec, Beşlik və Arches qrupları daxildir. Ancaq orada və ümumiyyətlə qalaktik mərkəzdə olan bütün ulduzlar olduqca gəncdir.

3.) Qalaktik mərkəzin yaxınlığında. Qalaktikanın mərkəzinə yaxınlaşdıqca ulduzlar daha sıx olur. Mərkəzi bir neçə işıq ili içərisində kürə qruplarının nüvələrində gördüklərimizlə rəqabət aparan son dərəcə yüksək ulduz sıxlığına sahibik. Qalaktik mərkəz, bəzi cəhətdən daha böyük bir qara dəlik, son dərəcə nəhəng kütləli ulduzlar və kürə qruplarının sahib olmadığı hər şey olan yeni ulduz əmələ gətirən qruplar ilə daha sıx bir mühitdir. Ancaq Samanyolu'nun mərkəzində gördüyümüz ulduzların problemi, hamısının nisbətən gənc olmasıdır. Bəlkə də oradakı mühitin dəyişkənliyi səbəbiylə ulduzlar nadir hallarda bir milyard yaşına çatır. Artan sıxlığa baxmayaraq, bu ulduzların inkişaf etmiş bir mədəniyyətə sahib olma ehtimalı yoxdur. Sadəcə kifayət qədər uzun yaşamırlar.

Ulduzlar bir çox parlaq, mavi olanlar da daxil olmaqla müxtəlif ölçülərdə, rənglərdə və kütlələrdə meydana gəlir. [+] Günəş kimi onlarla, hətta yüzlərlə dəfə böyükdür. Bu, Centaurus bürcündəki NGC 3766 açıq ulduz qrupunda nümayiş etdirilir.

4.) Sıx bir ulduz dəstəsində və ya spiral qolda. Yaxşı, bəs qalaktik müstəvidə əmələ gələn ulduz qrupları? Spiral qollar bir qalaktikanın tipik bölgələrindən daha sıxdır və yeni ulduzların meydana gəlməsi ehtimalı var. Bu dövrlərdən qalan ulduz qrupları ümumiyyətlə bir neçə işıq ili genişlikdə bir bölgədə yerləşən minlərlə ulduzu ehtiva edir. Ancaq yenə də ulduzlar bu mühitlərdə çox uzun müddət qalmırlar. Tipik açıq ulduz qrupu bir neçə yüz milyon ildən sonra ayrılır və yalnız kiçik bir hissəsi milyardlarla il davam edir. Ulduzlar, Günəş də daxil olmaqla, hər zaman spiral qollardan girib-çıxır. Ümumiyyətlə, içindəki ulduzlar arasındakı tipik məsafələr 0,1 ilə 1 işıq ili arasında olmasına baxmayaraq, həyat üçün yaxşı namizəd ola bilməyəcəklər.

Voyager kosmik gəmisini, Günəş Sistemimizi və ən yaxın yerimizi göstərən məsafələrin loqaritmik bir cədvəli. [+] ulduz, müqayisə üçün.

5.) Ulduzlararası məkanda paylanmışdır. Əks təqdirdə, öz qonşuluğumuzda gördüklərimizə qayıdırıq: adətən bir neçə işıq ili olan məsafələr. Bir qalaktikanın mərkəzinə yaxınlaşdıqda, açıq bir qrupda gördüyünüz məsafəyə qədər azalda bilərsiniz: 0,1-1 işıq ili arasında. Ancaq bundan daha yaxınlaşmağa çalışarsanız, qalaktik mərkəzə çox yaxın gördüyümüz problemlə qarşılaşırıq: birləşmələr, qarşılıqlı təsirlər və digər fəlakətlər sabit mühitinizi korlayacaq. Daha yaxınlaşa bilərsiniz, ancaq tipik ulduzlar arası yer getməyin yolu deyil. Buna israr edirsinizsə, ən yaxşı bahis tipik bir ulduz üçün hər milyon ildə bir dəfə baş verən başqa bir ulduzun keçməsini gözləməkdir.

Samanyolu içindəki ulduzların müəyyən bir məsafədə keçmə ehtimalı barədə bir süjet. [+] Günəşimiz. Bu, y oxundakı məsafəyə və ümumiyyətlə x oxunda belə bir hadisənin baş verməsini nə qədər gözləməyə ehtiyac duyduğunuz bir log-log süjetidir.

Ağıllı yad həyatın planetlərdə və ulduzlarda olduğu kimi Kainat daxilində hər yerdə və bol olmasını gözləmədiyimiz halda, uyğun şərtlərə cavab verən hər bir dünya bir şansdır. Və hər dəfə bir şans qazandıqda, müvəffəqiyyət üçün son fürsət olan bir fürsət var. Bu imkanlardan hər biri real ola bilər! Çox güman ki, ola bilməzlər, ancaq biz çıxıb orada nə olduğunu (və olmayan) tapana qədər Kainatın yad zəkaya gəldikdə bizə nələr gətirə biləcəyi barədə açıq düşünmək vacibdir. Həqiqət orada şübhəsizdir, amma etiraf etmək vacibdir ki, çox şanslı olsaydıq, bu gün təsəvvür etmək cəsarətindən daha yaxın ola bilər.


İlk ulduzlar nə idi?

[/ başlıq]
Astronomlar indi Böyük Partlayışın 13,7 milyard il əvvəl meydana gəldiyini bilirlər. İlk bir neçə yüz milyon il ərzində bütün Kainat heç bir ulduz yaratmaq üçün çox isti idi. Lakin sonra Kainat cazibə gücünün xam hidrogen və helyumu ilk ulduzlara çəkməyə başlaya biləcəyi nöqtəyə qədər soyudu.

Kainatdakı əsas elementlər, hidrogen və helium və bir neçə iz elementi, Big Bang dövründə meydana gətirdik. Qisa bir an üçün bütün Kainat hidrogenin heliuma qovuşa biləcəyi istilik və təzyiqdə idi. Bu səbəbdən Kainatda baxdığımız hər yerdə təxminən hidrogenlə helium nisbətlərini eyni nisbətdə görürük: 73% hidrogen, 25% helium, qalanları iz elementləridir.

Astronomlar bu saf hidrogen / helium qarışığının ilk ulduzların bugünkü ulduzların əldə edə biləcəyindən çox kütləvi böyüməsinə imkan verdiyini düşünürlər. Bir neçə yüz günəş kütləsini bir araya gətirə biləcəklərinə inanırdılar. Bu gün yarana biləcək ən böyük ulduzun yalnız 150 günəş kütləsi olduğu düşünülür. Bu nöqtədən sonra ulduzdan gələn həddindən artıq küləklər əlavə maddələrin düşməsinin qarşısını alır.

Astronomların Populyasiya III ulduzu adlandırdıqları bu ilk nəsil ulduzlar qısa müddətli şiddətli ömürlər yaşayacaqdılar. Yəqin ki, yalnız bir milyon il davam etdilər və daha sonra fövqəladə fəsildə patladılar. Fəqət bu Populyasiya III ulduzları həyatlarında nüvələrində daha ağır və daha ağır elementlər, şiddətli ölümlərində isə qızıl və uran kimi daha ekzotik ağır elementlər yaratardılar. Mümkündür ki, ilk ulduzlar bir neçə sürətli dövrədən keçərək material çəkərək, partlayaraq bölgəni daha ağır elementlərlə görsünlər. Nəhayət, ilk uzunmüddətli ulduzlar, bu gün gördüyümüz daha ağır elementlərin miqdarı olan ulduzlar davam edəcəkdi.

İlk ulduzların heç biri birbaşa müşahidə olunmayıb. Daha uzaq bir kvazardakı işığı cəmləşdirmək üçün yaxınlıqdakı bir qalaktikanın çəkisi ilə cazibə objektifindən bir neçə ipucu var. James Webb Space Teleskopu kimi kosmik teleskopların növbəti nəsli müşahidə olunan Kainatı bu ilk ulduzlara qaytara bilər.

Burada Universe Today-də ulduzlar haqqında bir çox məqalələr yazmışıq. Burada ilk ulduzların meydana gəlməsini simulyasiya edən astronomlar haqqında bir məqalə və burada ilk ulduzların qaranlıq maddə ilə necə güclənə biləcəyi haqqında bir məqalə & # 8217.

Ulduzlar haqqında Astronomiya Oyuncularının bir neçə hissəsini qeyd etdik. Faydalı tapa biləcəyiniz ikisi bunlardır: Bölüm 12: Körpə Ulduzları haradan gəlir və Bölüm 13: Ulduzlar öldükdə hara gedir?


Onlar var?

Ulduz meydana gəlməsi üçün böyük partlama modelində, ilk müşahidə olunmayan ulduzlarla bu gün müşahidə olunan ulduzlar üçün hekayə arasında böyük bir fərq görürük. Unutmayın ki, bu gün müşahidə olunan ulduzların təxminən 90% -i H-R ulduz diaqramının əsas ardıcıllığını qurur. Bunlardan əksəriyyəti (təxminən 70% və ya daha çox) 0,8 M-dən azdır. Ancaq təkamülçülər, III Nüfus ulduzları üçün bu vəziyyətə dözə bilmədilər, əks halda kainat müşahidə etmək üçün çoxsaylı nümunələrlə dolacaqdı. Yenə də tapılmadı.

Görünən budur ki, təkamülçülər, ulduzların mənşəyini başa düşdüklərini (və insanların mənşəyini, yəni vücudumuzdakı karbon, oksigen və dəmiri ulduzlarda saxta etdiklərini) başa düşdüklərinə inandırmağa çalışdıqları zaman hekayənin bu hissəsini parıldayırlar. ) Astronomiya bu yaxınlarda Population III ulduzlarının mənşəyi ilə bağlı bəzi məlumatlar yayımladı:

& lsquoProblem: Bu buludlarda ulduzların yaranmasında su həlledici olarsa, su olmadığından ilk ulduzlar necə yaranacaqdı? & rsquo 8

Redaktorlar cavab verir:

& lsquoAstronomlar, kainatın ilk ulduzlarını necə yaratdığını dəqiq bilmirlər, lakin olduqca yaxşı bir təxmin edirlər. (Təsəvvür etdiyiniz kimi, ilk nəsil ulduzların meydana gəlməsini müşahidə etmək üçün bir yol yoxdur və bu səbəbdən bütün işlər nəzəri mülahizələrə söykənir.) Ən yaxşı ssenaridə soyuducu maddə rolunu oynayan molekulyar hidrogen var. Ulduzların əmələ gəldiyi buludlar ilk kainatdakı günümüzdəkindən 4-5 dəfə daha sıx olsaydı, bir çox molekulyar hidrogen yaratmaq üçün hidrogen atomları arasında kifayət qədər toqquşma baş vermiş olardı. Ən böyük sual budur: İlk qalaktikalar bu qədər daha sıx idimi? Aydındır ki, ilk günlərdə kainatın ümumi sıxlığı çox daha yüksək idi, amma heç kim ulduz əmələ gətirən buludların bu qədər daha sıx olub olmadığını bilmir.

Ən çox astronomlar deyəcəklər ki, ulduzların mövcud olması bizə sıxlığın o vaxt daha yüksək olduğunu söyləyir, çünki əks halda heç bir ulduz və hellip olmazdı Təbii ki, bu günlərdə təbiət buludları soyutmaq üçün daha sadə və asan bir yol tapdı (su ilə) , beləliklə & istifadə etdiyini & rsquos. & rsquo 8

Verilən cavabda böyük bir problem olduğu görünür:

& Lsquohave hələ müəyyən edilməyib & rsquo & lsquobig sualına & rsquo gətirib çıxarır: Bu birinci nəsil ulduzları və ya III Nüfus ulduzları haradadır? Kainatın İnkişaf III ulduzuna sahib olduğunu və ya içərisində olduğunu göstərən heç bir dəlil yoxdur. Kainatın əvvəllər heç bir metal içərisində olmayan buludlar əmələ gətirən ilkin ulduz olduğunu ehtiva edən heç bir dəlil yoxdur. Redaktorlar bunu & nəzəri & rsquo cavabında göstərə bilmədi. Cavabları, Populyasiya III ulduzlarının real olduğunu düşünür. Həqiqətən, onların cavabı böyük partlayışa əsaslanan zənn və dairəvi düşüncəyə bərabərdir. Redaktorlar, M42 kimi molekulyar qaz buludları ilə müqayisədə, Populyasiya III ulduzlarının meydana gəlməsini modelləşdirmək üçün istifadə olunan dövlət tənliklərində qaranlıq maddənin kritik rolunu müəyyənləşdirə bilmədi.

M42-də yerləşən mümkün qaz nəhəngi planetlər haqqında son xəbərlər diqqət çəkir. 10 Təsdiqlənərsə, bu, təkamülçülərin M42 kimi qaz buludları üçün minimum Jeans kütləsini və ya hər hansı bir etibarlılıqla hansı ulduz kütləsi paylanmasının meydana gələ biləcəyini təxmin edə bilmədiklərini göstərir. Bu, minimum Jeans kütləsi üçün istifadə edilərək modelləşdirilən proqnozların nə qədər etibarlı ola biləcəyini düşünməyə vadar edir müşahidə edilməmişdir buludlar və qaranlıq maddə əmələ gətirən ilkin ulduz.


İlk Doğan Ulduzları və Daha Yaxşı Kosmik Yaratma Modelini təqib etmək

Kainatın ilk doğan ulduzlarının aşkar edilməməsi, Müqəddəs Kitabda əvvəlcədən proqnozlaşdırılan böyük partlayış yaratmaq modelini inkişaf etdirmək üçün uzun müddətdir davam edən bir problem olmuşdur. 1 Astronomlar onlara Populyasiya III ulduzu deyirlər və bunları müşahidə etməmək bəzi insanların böyük partlayış yaratma modelinin saxtalaşdırıldığı qənaətinə gəlməsinə səbəb olmuşdur. Məsələn, Yaradılış Araşdırmaları İnstitutunun keçmiş prezidenti II Henri Morris yazırdı:

Məsələ burasındadır ki, müşahidə oluna bilən kainatdakı milyardlarla milyard ulduzun arasında heç Tip-3 Ulduzu [III Nüfus ulduzu] görünmür. . . . Deyəsən bütün başqa ulduzlar onlardan gəlməyə davam etdikləri üçün var olduqları təqdirdə çoxunu görməliyik. 2

Yaratma Nazirlikləri İnternationalından John Hartnett, Rod Bernitt və Jonathan Sarfati sırasıyla yazdılar:

Bu orijinal ulduzlar heç vaxt müşahidə olunmadığından, fərziyyədən başqa bir şey deyildilər. . . . [Böyük Partlayış modeli], Hələ III Nüfus ulduzuna ehtiyac duyur və ya hekayə yoxdur. 3 Onların mövcudluğu [III Əhalinin ulduzları] həqiqət deyil, fərziyyə olaraq qalır. 4 Bu ulduzların tam olmaması, Big Bang kosmologiyasının saxta bir proqnozu sayılır. 5

Tənqidlərini böyük partlayış kosmologiyasında kainatın yalnız iki elementlə - hidrogen və helyumdan və yalnız az miqdarda lityumdan (atom ağırlıqları sırasıyla 1, 4 və 7 olan) başlayır. Bu səbəbdən ilk doğan ulduzların lityumdan daha ağır elementləri olmayacaqdır. İndiyə qədər müşahidə olunan bütün ulduzların spektrləri helyumdan daha ağır elementlər ortaya qoyur. (Ulduzun spektrində olan astronomlar bir ulduzun fərqli rəng rənglərini görür və bir ulduzun nədən ibarət olduğunu öyrənirlər.)

Aşkarlanma çətinlikləri
Bu tənqidçilərin iddialarındakı istehza, böyük partlayış yaratma modelinin kainatın ilk ulduzlarının spektrlərinin günümüzün teleskop gücü ilə aşkarlanmayacağını proqnozlaşdırdığını unutduqlarıdır. Böyük partlayış yaratma modellərinin əksəriyyəti, Populyasiya III ulduzlarının hamısının Günəşin kütləsindən 20 qat daha böyük ulduzlar olacağını proqnozlaşdırır. Bu cür ulduzlar yalnız bir neçə milyon il və ya daha az müddətdə yanacaq. Beləliklə, onlar yalnız kainatın ilk tarixində parlaq olacaqlar. Astronomlar onları yalnız 13,5 milyard işıq ilindən çox məsafələrdə axtarsalar görəcəklər. Mövcud heç bir teleskopun ulduz spektrini bu qədər böyük məsafədə ölçmək gücü yoxdur.

Bir neçə böyük partlayış yaratma modeli, Populyasiya III ulduzlarının əksəriyyətinin supergigant olacağını, kiçik bir nisbətinin Günəş kütləsindən 1-20 qat çox, çox kiçik bir nisbətinin isə Günəşin kütləsinin 0,8 qatından kiçik olacağını təxmin edir. Günəş kütləsinin 0,8 qatından az olan ulduzlar 13,5 milyard ildən çox yanacaq. Bu səbəbdən onlardan biri və ya bir neçəsi astronomların spektrlərini ölçə biləcək qədər yaxın ola biləcək qədər uzun yana bilər.

Bununla belə, III yaşlı Əhali ulduzları təmiz olmayacaq. Yalnız hidrogen, helyum və az miqdarda lityumdan ibarət olan elementar makiyajları, partlamış supergian Population III ulduzlarının küllərindən və sonradan əmələ gələn supergiant Population II ulduzlarının küllərindən helyumdan daha az element yığan atmosferləri ilə çirklənəcəkdir. . Bu çirklənmə, ulduz sıxlığının çox aşağı olduğu bölgələrdə daimi olaraq məskunlaşmış köhnə, az kütləli Populyasiya III ulduzları üçün minimuma endiriləcəkdir.

Yeni Spektral Ölçmələr
Spektral ölçmələr bu çirklənmənin olduqca aşağı olduğunu aşkar etdikdə, spektrdəki spesifik detallar çirklənmənin dəqiq mənbəyini aşkar edə bilər və bu səbəbdən çirklənmiş ulduzun Həqiqi III Əhalinin ulduzu olub olmadığını müsbət müəyyənləşdirə bilər. Rana Ezzeddine və Anna Frebelin rəhbərlik etdiyi doqquz astronomdan ibarət bir heyət, yaxınlarda HE 1327-2326'nın 13 milyard ildən çox əvvəl çirklənmiş həqiqi bir III Əhali ulduzu olduğuna dair güclü dəlillər gətirmək üçün köhnə ulduz HE 1327-2326 üzərində bu cür ölçmələr apardı. yaxınlıqdakı bir yüksək kütləli Əhalinin III ulduzunun sferik supernova partlaması. 6

A team of nineteen astronomers led by Anna Frebel discovered HE 1327-2326 in 2005. 7 They found it in the outer halo of our Milky Way Galaxy, a region where the density of stars is very low. HE 1327-2326’s mass is 0.8 times the Sun’s mass and its spectral features reveal it has completed its main sequence history of stellar burning. 8 Therefore, HE 1327-2326 likely is older than 13 billion years. In the discovery paper, Frebel’s team found that HE 1327-2326 had the lowest abundance of elements heavier than helium of any known star. Its ratio of iron to hydrogen measured to be only 1/250,000th of the Sun’s. 9

Today, HE 1327-2326 ranks as the star with the second lowest known abundance of elements heavier than helium. The recently discovered star SDSS J102915+172927 has an iron to hydrogen ratio less than 1/10,000,000th the Sun’s. 10

Unlike SDSS J102915+172927, HE 1327-2326 is not deficient in carbon. This feature led Ezzeddine and Frebel’s team to consider that HE 1327-2326 may be a low-mass Population III star that was externally enriched by the debris from a single high-mass Population III star that underwent an aspherical supernova explosion (see figure 1). To test their hypothesis, Ezzeddine and Frebel’s team used the Hubble Space Telescope to observe the ultraviolet spectrum (2,118–2,348 angstroms) of HE 1327-2326 for a total integration time of 22 hours and 20 minutes. For the first time ever, they got accurate measurements in this wavelength range of seven spectral lines of HE 1327-2326: one zinc line, five iron lines, and one silicon line.

Figure 1: Artist’s Rendition of an Aspherical Supernova Explosion.Image credit: NASA/CXC/M. Weiss

Observing Population III Stars
Armed with the new spectral measurements, Ezzeddine, Frebel, and their colleagues showed that the entire abundance pattern of HE 1327-2326 is explained by its being a Population III star that was blasted by one of the jets from a “rotation driven, high-energy (E = 5 x 10 51 erg) aspherical SNe [supernova eruption] with bipolar jets” 11 of a 25-solar-mass Population III star. Therefore, Ezzeddine and Frebel’s team established the existence of not just one, but two Population III stars.

Meanwhile, a team of Japanese astronomers has published two papers in which they demonstrate that astronomers may not need to wait for future super telescopes—like the James Webb Space Telescope or ground-based telescopes with mirror diameters larger than 30 meters (100 feet)—to directly detect high-mass Population III stars. The team shows that the near-infrared imaging capability of the 8.2-meter-diameter Subaru Telescope (see figure 2) combined with the natural magnification afforded by the gravitational lensing of intervening massive galaxy clusters may detect extremely distant massive Population III stars undergoing pair-instability supernova eruptions. 12

Figure 2: Subaru Telescope on Top of Mauna Kea in Hawaii.Image credit: Denys, Creative Commons Attribution

Already, the fact that Ezzeddine and Frebel’s team has established the existence of both high- and low-mass Population III stars will help astronomers develop a more detailed and specified big bang creation model. Such an advance will provide even stronger evidence for what the Bible had uniquely predicted about the universe thousands of years ago.


İstinadlar

Christlieb, N. et al. Nature 419, 904–906 (2002).

Bonifacio, P., Limongi, M. & Chieffi, A. Nature 422, 834 (2003).

Umeda, H. & Nomoto, K. Nature 422, 871–873 (2003).

Schneider, R., Ferrara, A., Salvaterra, R., Omukai, K. & Bromm, V. Nature 422, 869–871 (2003).

Sneden, C. et al. Astrophys. J. (in the press) astro-ph/0303542 (2003).

Cayrel, R. et al. Nature 409, 691–692 (2001).

Hill, V. et al. Astron. Astrophys. 387, 560–579 (2002).

Yoshii, Y. Astron. Astrophys. 97, 280–290 (1981).

Shigeyama, T., Tsujimoto, T. & Yoshii, Y. Astrophys. J. 586, L57–L60 (2003).

Wasserburg, G. J. & Qian, Y.-Z Astrophys. J. 529, L21–L24 (2000).


Texas astronomers revive idea for 'Ultimately Large Telescope' on the moon

Ultimately Large Telescope. Credit: University of Texas McDonald Observatory

A group of astronomers from The University of Texas at Austin has found that a telescope idea shelved by NASA a decade ago can solve a problem that no other telescope can: It would be able to study the first stars in the universe. The team, led by NASA Hubble Fellow Anna Schauer, will publish their results in an upcoming issue of Astrofizika jurnalı.

"Throughout the history of astronomy, telescopes have become more powerful, allowing us to probe sources from successively earlier cosmic times—ever closer to the Big Bang," said professor and team member Volker Bromm, a theorist who has studied the first stars for decades. "The upcoming James Webb Space Telescope [JWST] will reach the time when galaxies first formed.

"But theory predicts that there was an even earlier time, when galaxies did not yet exist, but where individual stars first formed—the elusive Population III stars. This moment of 'very first light' is beyond the capabilities even of the powerful JWST, and instead needs an 'ultimate' telescope."

These first stars formed about 13 billion years ago. They are unique, born out of a mix of hydrogen and helium gasses, and likely tens or 100 times larger than the Sun. New calculations by Schauer show that a previously proposed facility, a liquid mirror telescope that would operate from the surface of the Moon, could study these stars. Proposed in 2008 by a team led by Roger Angel of The University of Arizona, this facility was called the Lunar Liquid-Mirror Telescope (LLMT).

NASA had done an analysis on this proposed facility a decade ago, but decided not to pursue the project. According to Niv Drory, a senior research scientist with UT Austin's McDonald Observatory, the supporting science on the earliest stars did not exist at that point. "This telescope is perfect for that problem," he said.

The proposed lunar liquid-mirror telescope, which Schauer has nicknamed the "Ultimately Large Telescope," would have a mirror 100 meters in diameter. It would operate autonomously from the lunar surface, receiving power from a solar power collection station on the Moon, and relaying data to satellite in lunar orbit.

Rather than coated glass, the telescope's mirror would be made of liquid, as it's lighter, and thus cheaper, to transport to the Moon. The telescope's mirror would be a spinning vat of liquid, topped by a metallic—and thus reflective —liquid. (Previous liquid mirror telescopes have used mercury.) The vat would spin continuously, to keep the surface of the liquid in the correct paraboloid shape to work as a mirror.

The telescope would be stationary, situated inside a crater at the Moon's north or south pole. To study the first stars, it would stare at the same patch of sky continuously, to collect as much light from them as possible.

"We live in a universe of stars," Bromm said. "It is a key question how star formation got going early in cosmic history. The emergence of the first stars marks a crucial transition in the history of the universe, when the primordial conditions set by the Big Bang gave way to an ever-increasing cosmic complexity, eventually bringing life to planets, life, and intelligent beings like us.

"This moment of first light lies beyond the capabilities of current or near-future telescopes. It is therefore important to think about the 'ultimate' telescope, one that is capable of directly observing those elusive first stars at the edge of time."

The team is proposing that the astronomical community revisit the shelved plan for a lunar liquid-mirror telescope, as a way to study these first stars in the universe.


Title: Gravitational waves from the remnants of the first stars in nuclear star clusters

pc). The merger rate density (MRD) peaks at $zsim 5-7$ with $sim 0.4-10 m yr^<-1> m Gpc^<-3>$, comparable to the MRDs found in the binary stellar evolution channel. Low-mass ($lesssim 10^<6> m M_$) NSCs formed at high redshifts ($zgtrsim 4.5$) host most ($gtrsim 90$%) of our mergers, which mainly consist of black holes (BHs) with masses $sim 40-85 m M_$, similar to the most massive BHs found in LIGO events. Particularly, our model can produce events like GW190521 involving BHs in the standard mass gap for pulsational pair-instability supernovae with a MRD $sim 0.01-0.09 m yr^<-1> Gpc^<-3>$ at $zsim 1$, consistent with that inferred by LIGO (within the 90% confidence interval). We predict a promising detection rate $sim 170-2700 m yr^<-1>$ for planned 3rd-generation GW detectors such as the Einstein Telescope that can reach $zsim 10$.


No, Today’s Stars Are Not The Same As Yesterday’s Stars

Ən parlaq ulduzlar hər hansı bir astronomik görüntüdə üstünlük təşkil edərkən, zəiflədən sayca çoxdur. [+] aşağı kütləli, daha soyuq ulduzlar. In this region of the star cluster Terzan 5, a large number of stars are bound together in various configurations, but the large abundance of cooler, older, low-mass stars tells us that star formation mostly occurred long ago in this object.

When you look out at the Universe today, you’re not seeing it exactly as it is at one particular instant in time: now. Because of the fact that time is relative and light isn’t instantaneously fast — it can only move at the large, but not infinite, speed of light — we’re seeing things as they were when they emitted the light that only now is arriving. For an object like our Sun, the difference is cosmically minuscule: the Sun’s light arrives after a somewhat paltry journey of only 150 million km (93 million miles), which takes just a little over 8 minutes to complete.

But for the stars, star clusters, nebula, and galaxies we see across the Universe, because of their great cosmic distances, we’re seeing them as they were a much longer time ago. The closest stars are only a few light-years away, but for the objects that are millions or even billions of light-years distant, we’re seeing them as they were a significant fraction of the Universe’s history ago. The light that we receive from the most distant galaxy discovered so far — GN-z11 — was emitted when the Universe was just 407 million years old: 3% of its current age.

With NASA’s James Webb Space Telescope launching later this year, we’re poised to go back even farther. The stars from back then are fundamentally different from the stars we have today, and we’re about to find out exactly how.

As we're exploring more and more of the Universe, we're able to look farther away in space, which . [+] equates to farther back in time. The James Webb Space Telescope will take us to depths, directly, that our present-day observing facilities cannot match, with Webb's infrared eyes revealing the ultra-distant starlight that Hubble cannot hope to see.

The stars that exist today, for the most part, fall into two categories.

  1. There are stars similar to our Sun: with lots of elements other than hydrogen and helium in them, that were formed many billions of years after the Big Bang, and include lots of materials that must have been formed in previous generations of stars.
  2. There are stars that are fundamentally less evolved than our Sun: formed much closer back in time to the Big Bang than our own, with only a small amount of elements other than hydrogen and helium, whose material only includes a small amount that went through prior generations of stars.

Elm adamları deyirlər ki, Qalaktikamızda Yer kürəsinə bənzəyən başqa bir Planet var

29 Intelligent Alien Civilizations May Have Already Spotted Us, Say Scientists

Explained: Why This Week’s ‘Strawberry Moon’ Will Be So Low, So Late And So Luminous

While that first type of star — what astronomers call “metal-rich” stars, since to an astronomer, any element on the periodic table that isn’t hydrogen or helium counts as a metal — can come in all different sizes, masses, and colors, the same isn’t true for that second type of star. The “metal-poor” stars in our Universe are overwhelmingly small, low in mass, and red in color.

Why are the metal-rich stars so diverse, but the metal-poor stars are all so similar to one another? The answer is simple: the metal-rich stars come in a wide variety of ages, but the metal-poor stars are all very, very old.

At a distance of 13,000 light-years, you won't be able to see Messier 71 with the same resolution as . [+] the Hubble Space Telescope, but this image should nevertheless give you a remarkable idea of how dense and brilliant the stars inside are. They are approximately 9 billion years old, spread out over a diameter of just 27 light-years, and much poorer in metals than stars like our Sun, which formed much more recently.

When we look out at the Universe and ask the questions, “where does it form stars,” we get a lot of different answers. You can have very small, isolated clouds of gas that cool and contract, eventually forming only a small number of stars. You can have larger clouds of gas that fragment into smaller clumps, producing a substantial cluster of stars in one location but only a small number elsewhere. Or you can have very large clouds of gas leading to intense periods of star formation, where thousands, hundreds of thousands, or even millions upon millions of stars are formed all at once.

Overwhelmingly, though, the majority of stars in the Universe are created during these major events of star-formation. It’s a little bit like the reverse of HBO’s Taxt Oyunları TV show: you might go for a few episodes where no one dies or only a few casualties occur here or there, but then there are these incredibly violent episodes where large numbers of people all die in one location. Well, star-formation is a bit like the opposite of that: it’s mostly quiet and steady, with a new star here or there, but the overwhelming majority of star-formation occurs in these bursts that create enormous numbers of new stars all at once, of all different varieties.

The open star cluster NGC 290, imaged by Hubble. These stars, imaged here, can only have the . [+] properties, elements, and planets (and potentially chances-for-life) that they do because of all the stars that died before their creation. This is a relatively young open cluster, as evidenced by the high-mass, bright blue stars that dominate its appearance, but there are hundreds of times as many lower-mass, fainter stars inside.

ESA & NASA, ACKNOWLEDGEMENT: DAVIDE DE MARTIN (ESA/HUBBLE) AND EDWARD W. OLSZEWSKI (UNIVERSITY OF ARIZONA, USA)

Today, whenever you make a large number of new stars all at once, here’s what happens.

  • The largest, most overdense regions of matter start to contract the fastest gravitation is a game of runaway growth, and whichever regions have the greatest amounts of mass collapse the earliest.
  • The contracting matter has to cool, radiating away the energy that’s gained from this gravitational contraction.
  • The richer in (astronomical) metals the gas is, the more efficient it is at radiating heat away, meaning that it’s easy for the gas to collapse and form new stars.
  • And how easy or hard it is for gas to collapse and form new stars determines what astronomers know as the “initial mass function,” which tells us what types, masses, colors, temperatures, and lifetimes of the stars that form will be.

Whenever you have a large star-forming region in the modern Universe, to the best of our knowledge, you always wind up with roughly the same sets of stars inside.

The classification system of stars by color and magnitude is very useful. By surveying our local . [+] region of the Universe, we find that only 5% of stars are as massive (or more) than our Sun is. It is thousands of times as luminous as the dimmest red dwarf star, but the most massive O-stars are millions of times as luminous as our Sun. About 20% of the total population of stars out there fall into the F, G, or K classes, but only

0.1% of stars are massive enough to eventually result in a core-collapse supernova.

Kieff/LucasVB of Wikimedia Commons / E. Siegel

On average, the mass of a typical star will be about 40% the mass of the Sun. Stars that are lower in mass than our Sun are going to be redder in color, less luminous in their intrinsic brightness, lower in temperature, and longer-lived (because the lower rate of fusion that occurs) relative to us. However, the overwhelming majority of the stars that are formed, somewhere around

80% of them, will be even less massive than the average star.

That leaves a lot of room for some very massive stars to form. About 15% of the stars that form will still be lower in mass than our Sun, but more massive than that

40% figure, leaving only 5% of all stars (by number) that are more massive than our Sun. But those stars are predominantly brighter, bluer, hotter, and also shorter-lived than our Sun is. The largest collection of them that we know about are found in a massive star-forming region in the Tarantula Nebula. Despite being located in the Large Magellanic Cloud, only the fourth largest galaxy in our Local Group, it’s the largest star-forming region around for almost 10 million light-years.

Hubble space telescope of the merging star clusters at the heart of the Tarantula Nebula, the . [+] largest star-forming region known in the local group. The hottest, bluest stars are over 200 times the mass of our Sun, although from our distance of 165,000 light-years away, we predominantly see the brightest, rarest stars the more common, lower mass ones are not clearly visible here.

NASA, ESA, and E. Sabbi (ESA/STScI) Acknowledgment: R. O'Connell (University of Virginia) and the Wide Field Camera 3 Science Oversight Committee

Even though the stars inside look like they’re predominantly blue and bright, this isn’t exactly the case. Instead, the stars that are bluest and brightest are the stars that are the most prominent and easily seen. The stars inside the Tarantula Nebula are already some

165,000 light-years away, and so it’s only the brightest ones that pop out as clearly visible to us. (It’s worth remembering that the closest star to our Sun, Proxima Centauri, was only discovered about 100 years ago. Even today, knowing exactly where it is, it takes a telescope about the diameter of your outstretched hand to see it at all.)

About 20% of the stars inside the Tarantula Nebula, like in any region that’s recently formed stars, are between about 40% and 800% the mass of our Sun. They will, typically, live for hundreds of millions to a few billion years, burn through the hydrogen in their cores, swell into red giants, fuse helium into carbon, and then expel their outer layers while their cores contract into white dwarfs. This process of stellar death forms what we call a planetary nebula, and is primarily responsible for the origin of many elements, like carbon and oxygen, that are essential to the biology and chemistry found on Earth.

The cluster RMC 136 (R136) in the Tarantula Nebula in the Large Magellanic Cloud, is home to the . [+] most massive stars known. R136a1, the greatest of them all, is over 250 times the mass of the Sun. While professional telescopes are ideal for teasing out high-resolution details such as these stars in the Tarantula Nebula, wide-field views are better with the types of long-exposure times only available to amateurs.

European Southern Observatory/P. Crowther/C.J. Evans

At the center of the Tarantula Nebula, however are the most massive individual stars we know of, with dozens of stars exceeding 50 solar masses, two heaping handfuls of stars over 100 solar masses, and the most massive one of all, R136a1, reaching an estimated mass of 260 Suns. The bright, blue stars burn through their fuel incredibly fast, shining many millions of times brighter than our own Sun. They also live for incredibly short timespans, burning through their core’s fuel in as little as 1-to-2 million years: one ten-thousandth the lifetime of a Sun-like star.

The stars that are more massive than about 8 solar masses, when they’re born, will eventually end their lives in a core-collapse supernova, which recycles the heavy elements that were forged inside the star — both during its life and during the supernova process — back into the interstellar medium, where it enriches the material that will be used for future generations of stars.

Supernova remnants (L) and planetary nebulae (R) are both ways for stars to recycle their burned, . [+] heavy elements back into the interstellar medium and the next generation of stars and planets. These processes are two ways that the heavy elements necessary for chemical-based life to arise are generated, and it's difficult (but not impossible) to imagine a Universe without them still giving rise to intelligent observers.

ESO / Very Large Telescope / FORS instrument & team (L) NASA, ESA, C.R. O’Dell (Vanderbilt), and D. Thompson (Large Binocular Telescope) (R)

This recycled material from supernovae is primarily responsible for the origin of a few dozen of the elements found in our Universe, but there are other ways that these stars contribute. In addition, the remnant at the core will be either a black hole or a neutron star, and both of those play a role in populating our Universe with the elements of the periodic table.

Neutron star mergers provide the majority of many of the heaviest elements in the Universe, including gold, platinum, tungsten, and even uranium. While our Sun might be a “singlet” star, don’t be fooled: about 50% of all stars exist in multi-star systems with two or more stars inside, and if two massive stars both become neutron stars, a merger is all but inevitable.

Meanwhile, black holes and neutron stars accelerate matter around them, creating high-energy particles known as cosmic rays. These cosmic rays collide with all sorts of particles, including some of the heavy elements that were created in earlier generations of stars. Through a cosmic process called spallation, where cosmic rays blast these heavy nuclei apart, some lighter nuclei are produced, including significant fractions of the lithium, beryllium, and boron (elements 3, 4, and 5) in the Universe.

When a high-energy cosmic particle strikes an atomic nucleus, it can split that nucleus apart in a . [+] process known as spallation. This is the overwhelming way that the Universe, once it reaches the age of stars, produces new lithium-6, beryllium and boron. Lithium-7, however, cannot be accounted for by this process.

Nicolle R. Fuller/NSF/IceCube

The thing is, these are the stars that have formed in the already-enriched Universe: the ones that formed recently or are still forming today. Earlier on, there were fewer generations of stars that lived-and-died, and that means that there were fewer heavy elements in the stars that formed long ago. Those metal-poor stars exist in great abundance in the outskirts of our galaxy: members of ancient structures known as globular clusters. But these are already many billions of years old all the massive stars in them already died long ago.

What are metal-poor stars like when they’re just born? And, going even farther back in time, what was the very first generation of stars like: the ones that were made of elements that only were created in the hot Big Bang?

In theory, they were far worse at “cooling” than today’s star-forming gas is, and so we expect that the earlier stars are:

compared to stars just forming today. We fully expect, with the James Webb Space Telescope launching later this year, that one of its prime science goals and discoveries will be to find, identify, image, and study these earliest populations of stars. If it succeeds, we might finally come to understand how good our theories of early star-formation are, and uncover just how massive these early, metal-free stars could get.

An illustration of CR7, the first galaxy detected that was thought to house Population III stars: . [+] the first stars ever formed in the Universe. It was later determined that these stars aren't pristine, after all, but part of a population of metal-poor stars. JWST will reveal actual images of this galaxy and others like it, capable of seeing through the neutral atoms permeating the Universe at these times.

What’s a certainty, however, is that the stars in the young Universe were significantly different than the stars that are just coming into existence today are. They were made of different materials the gas that collapsed to form them cooled at different rates the sizes, mass distributions, luminosities, lifetimes, and even the fates of these stars were likely very different from the stars we have today. Yet right now, we face the ultimate problem when it comes to learning about them: when we look out at the Universe around us, today, all we see are the survivors.

If we want to find the stars that once dominated the Universe, we have no other option: we have to look extremely far away, to the distant, ancient Universe. Billions upon billions of years ago, the Universe was filled with large amounts of newly formed, massive metal-poor stars, and at even earlier times, the first stars of all. With the advent of the James Webb Space Telescope, we fully expect these elusive stellar populations to not only be revealed to us, but revealed to us in detail. In the meantime, we can take solace in the fact that we understand how the Big Bang, stars, and stellar remnants gave rise to the elements in our Universe.

If we want to fill in the details we’re currently lacking, we have to look deeper, older, and fainter than ever before. The technology to take us there — NASA’s James Webb Space Telescope — is just months away from launch. If you haven’t understood why astronomers are so excited about this observatory up until now, perhaps “the origin of stars, leading to the origin of us” might help you feel some of that excitement for yourself.


Videoya baxın: Ulduzlar haqqında (Sentyabr 2021).