Pressemeddelelse

Astronomer finder fjerne gasskyer med rester af de allerførste stjerner

3. maj 2023

For første gang har forskere fundet fingeraftryk, som er efterladt da de første stjerner i Universet eksploderede. Med ESOs Very Large Telescope (VLT) fandt de tre fjerne gasskyer, hvis kemiske sammensætning svarer til, hvad vi forventer fra de første stjerneeksplosioner. Disse fund fører os et skridt nærmere på at forstå de første stjerner, som dannedes lige efter Big Bang.

 

"For første gang nogensinde har vi kunnet identificere de kemiske spor fra de allerførste stjerner i meget fjerne gasskyer," siger Andrea Saccardi, som er PhD-studerende ved Observatoire de Paris - PSL, og som har stået i spidsen for denne undersøgelse da han skrev sin kandidatopgave ved universitetet i Firenze.

Forskerne mener, at de første stjerner, som dannedes i Universet, var forskellige fra dem, vi kan se idag. Da de dukkede op for 13,5 milliarder år siden, indeholdt de udelukkende hydrogen og helium, som er naturens enkleste grundstoffer [1]. Disse stjerner, som menes at være fra ti til flere hundrede gange tungere end Solen, uddøde hurtigt i voldsomme eksplosioner - det, som vi kalder supernovaer, og derved berigede de den omgivende gas med de første tungere grundstoffer. Senere stjernegenerationer dannedes fra disse berigede gasser, og så udsendte de efterhånden flere tungere grundstoffer da de også døde. Men de allerførste stjerner er nu for længst borte, så hvordan kan forskerne lære mere om dem? "Vi kan studere de første stjerner indirekte ved at spore de grundstoffer, som de spredte omkring sig efter døden," siger Stefania Salvadori, som er Associate Professor ved universitetet i Firenze, og medforfatter til den undersøgelse, som offentliggøres idag i tidsskriftet Astrophysical Journal.

Med brug af data optaget med ESOs VLT i Chile har forskerholdet fundet tre meget fjerne gasskyer, som vi ser dem, da Universet blot havde 10-15% af sit nuværende alder, og som har de kemiske fingeraftryk, som vi forventer fra da de første stjerner eksploderede. Afhængigt af, hvor tunge disse stjerner var, og af, hvor kraftige deres eksplosioner blev, har disse første supernovaer udsendt forskelligt med grundstoffer, som for eksempel kulstof, oxygen og magnesium. Den slags stoffer findes i de ikke helt centrale lag i stjernerne. Men nogle af disse eksplosioner var ikke kraftige nok til også at udspy tungere grundstoffer som for eksempel jern, som kun dannes i kernen af stjernerne. I og med at tilstedeværelsen af jern i de resulterende gasskyer ville gøre det svært at være sikker på, at stoffet i dem med sikkerhed var oprindeligt, kiggede forskerne kun efter fjerne gasskyer, som er fattige på jernindhold, men rige på de andre grundstoffer - de, som stammer fra svagere eksplosioner. Og det var lige netop, hvad de fandt: tre fjerne skyer i det tidlige Univers, hvor der er meget lidt jern, men masser af kulstof og andre lette grundstoffer - altså fingeraftrykket fra den gang, da de allerførste stjerner eksploderede.

Denne særlige kemiske sammensætning er også observeret i mange gamle stjerner i vores egen Mælkevej. Forskerne anser dem for at være andengenerationsstjerner, som er dannet direkte af "asken" fra de allerførste. I den nyligt offentliggjorte undersøgelse har forskerne så fundet selve asken i det tidlige Univers, så en ny puslespilsbrik er tilføjet til det samlede billede. "Vores opdagelse åbner nye veje til indirekte at studere hvordan de første stjerner var sammensat, så vi på den måde kan supplere undersøgelserne af stjerner i vores galakse," forklarer Salvadori.

De fjerne gasskyer er fundet og studeret ved hjælp af lysende objekter, som kaldes kvasarer. Det er meget klare lyskilder, som får deres energi fra supertunge sorte huller i centrene af fjerne galakser. Når lyset fra en kvasar rejser igennem Universet, passerer det igennem gasskyer, hvor forskellige grundstoffer sætter deres aftryk på lysets sammensætning.

Påvirkningerne fra grundstofferne har forskerholdet fundet ved at analysere data for adskillige kvasarer, som er observeret med instrumentet X-shooter på ESOs VLT. X-shooter opsplitter lyset i en meget bred vifte af bølgelængder, eller "farver", så det er et enestående instrument til at identificere mange forskellige grundstoffer i disse fjerne skyer.

Undersøgelsen her åbner nye vinduer for de næste generationer af teleskoper og instrumenter, som for eksempel ESOs kommende Extremely Large Telescope (ELT), og instrumentet med høj opløsningsevne hertil, ArmazoNes high Dispersion Echelle Spectrograph (ANDES). "Med ANDES og ELT vil vi blive i stand til at studere mange af disse sjældne gasskyer i større detalje, og vi vil endeligt kunne afsløre de første stjerners ukendte natur," slutter Valentina D'Odorico, som forsker ved Italiens National Institute of Astrophysics, og som også er medforfatter til artiklen her.

Noter

 

[1] Få minutter efter Big Bang var de eneste grundstoffer, som fandtes i Universet de tre letteste: hydrogen, helium og meget små mængder lithium. Alle de tungere grundstoffer er dannet meget senere inde i stjernerne.

Mere information

 

Forskningsresultaterne her bliver offentliggjort i en artikel i tidsskriftet Astrophysical Journal (doi: XXXXX)

Forskerholdet består af Andrea Saccardi (Observatoire de Paris, Université PSL, Frankrig; Dipartimento di Fisica e Astronomia, University of Florence, Italien [UFlorence]), Stefania Salvadori (UFlorence; INAF – Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italien), Valentina D’Odorico (Scuola Normale Superiore, Italien; INAF – Osservatorio Astrofisico di Trieste, Italien [INAF Trieste]; IFPU – Institute for Fundamental Physics of the Universe, Italien [IFPU]), Guido Cupani (INAF Trieste; IFPU), Michele Fumagalli (Dipartimento di Fisica G. Occhialini, University of  Milano Bicocca, Italien; INAF Trieste), Trystyn A. M. Berg (Dipartimento di Fisica G. Occhialini, University of  Milano Bicocca, Italien), George D. Becker (Department of Physics & Astronomy, University of California, USA), Sara Ellison (Department of Physics & Astronomy, University of Victoria, Canada), Sebastian Lopez (Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Chile).

European Southern Observatory (ESO) gør det muligt for forskere fra hele Verden at udforske Universets hemmeligheder til nytte for os alle. Vi designer, bygger og driver jordbaserede observatorier i verdensklasse - og herfra kan astronomerne dykke ned i spændende spørgsmål og sprede glæden ved astronomien, samtidig med at det internationale samarbejde omkring astronomi styrkes. ESO blev stiftet som en tværnational organisation i 1962, og idag støttes ESO af 16 medlemstater (Belgien, Danmark, Finland, Frankrig, Irland, Italien, Nederlandene, Polen, Portugal, Spanien, Sverige, Schweiz, Storbritannien, Tjekkiet, Tyskland og Østrig ) med Chile som værtsnation og med Australien som strategisk partner. ESOs hovedkvarter, besøgscenter og planetarium - ESO Supernova - befinder sig tæt ved München i Tyskland, og Atacamaørkenen i Chile er stedet, hvor vore teleskoper er opstillet; i et område hvor der er enestående muligheder for at observere himlen. ESO driver tre observatorier: La Silla, Paranal og Chajnantor. På Paranal driver ESO Very Large Telescope og det tilhørende Very Large Telescope Interferometer, og desuden to oversigtsteleskoper: VISTA, som opererer i det infrarøde og VLT Survey Telescope i det synlige bølgelængdeområde. På Paranal vil ESO ligeledes sørge for driften af Cherenkov Telescope Array South, som bliver Verdens største og mest følsomme observatorium for gammastråler. Sammen med en række internationale partnere driver ESO APEX og ALMA på Chajnantorhøjsletten. Det er to anlæg, som observerer himlen i millimeter- og submillimeterområderne. På Cerro Armazones tæt ved Paranal bygges for tiden "Verdens største himmeløje" - ESOs Extremely Large Telescope. Fra vore kontorer i Santiago, Chile understøtter vi vort arbejde i landet, og samarbejder med partnere i Chile og med hele samfundet.

Links

 

• Forskningsartiklen
• Fotos af VLT
• For journalisterne: du kan abonnere på vore nyhedsudsendelser under embargo og på dit eget sprog
• For forskerne: Har du en god historie? Så giv os et praj

Kontakter

Andrea Saccardi
GEPI, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS
Paris, France
Mobil: +39 3408796870
E-mail: andrea.saccardi@observatoiredeparis.psl.eu

Stefania Salvadori
University of Florence
Florence, Italy
Tel: +39 055 2755222
E-mail: stefania.salvadori@unifi.it

Valentina D’Odorico
INAF Osservatorio Astronomico di Trieste
Trieste, Italy
Tel: +39 040 3199217
E-mail: valentina.dodorico@inaf.it

Juan Carlos Muñoz Mateos
ESO Media Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6176
E-mail: press@eso.org

Ole J. Knudsen (Pressekontakt Danmark)
ESOs formidlingsnetværk og Aarhus Space Centre, Aarhus Universitet
Aarhus, Danmark
Tel: +45 8715 5597
E-mail: eson-denmark@eso.org

Connect with ESO on social media

Dette er en oversættelse af ESO pressemeddelelse eso2306 lavet af ESON - et netværk af personer i ESOs medlemslande, der er kontaktpunkter for medierne i forbindelse med ESO nyheder, pressemeddelelser mm.