Astronomer vid University of Notre Dame har identifierat vad de tror är den andra generationen stjärnor, belyser naturen hos universums första stjärnor.

En underklass av kolförstärkta metallfattiga (CEMP) stjärnor, de så kallade CEMP-inga stjärnor, är gamla stjärnor som har stora mängder kol men lite av de tungmetaller (som järn) som är gemensamma för senare generationers stjärnor. Massiva första generationens stjärnor som består av rent väte och helium producerade och kastade ut tyngre element av stjärnvindar under deras livstid eller när de exploderade som supernovor. Dessa metaller - allt tyngre än helium, i astronomiskt språk - förorenade de närliggande gasmolnen som nya stjärnor bildades från.

Jinmi Yoon, en postdoktoral forskningsassistent vid Institutionen för fysik; Timothy Beers, Notre Dame -stolen i astrofysik; och Vinicius Placco, en forskningsprofessor vid Notre Dame, tillsammans med sina medarbetare, visar i fynd publicerade i Astrophysics Journal denna vecka som den lägsta metalliciteten stjärnor, den mest kemiskt primitiva, inkluderar stora fraktioner av CEMP -stjärnor. CEMP-inga stjärnor, som också är rika på kväve och syre, sannolikt är stjärnorna födda av vätgas- och heliumgasmoln som förorenades av de element som producerades av universums första stjärnor.

"CEMP-inga stjärnor vi ser idag, åtminstone många av dem, föddes strax efter Big Bang, 13,5 miljarder år sedan, av nästan helt förorenat material, "Yoon säger." Dessa stjärnor, belägen i halosystemet i vår galax, är sanna andra generationens stjärnor-födda ur nukleosyntesprodukterna från de allra första stjärnorna. "

Beers säger att det är osannolikt att någon av universums första stjärnor fortfarande existerar, men mycket kan läras om dem från detaljerade studier av nästa generations stjärnor.

"Vi analyserar de allra första stjärnornas kemiska produkter genom att titta på vad som var låst av andra generationens stjärnor, "Beers säger." Vi kan använda denna information för att berätta historien om hur de första elementen bildades, och bestäm fördelningen av massorna av de första stjärnorna. Om vi ​​vet hur deras massor fördelades, vi kan modellera processen för hur de första stjärnorna bildades och utvecklades från början. "

Författarna använde högupplösta spektroskopiska data som samlats in av många astronomer för att mäta de kemiska sammansättningarna av cirka 300 stjärnor i Halo på Vintergatan. Fler och tyngre element bildas när senare generationer av stjärnor fortsätter att bidra med ytterligare metaller, de säger. När nya generationer av stjärnor föds, de innehåller metaller som producerats av tidigare generationer. Därav, ju mer tungmetaller en stjärna innehåller, ju mer nyligen föddes den. Vår sol, till exempel, är relativt ung, med en ålder på endast 4,5 miljarder år.

Ett följeslagare, med titeln "Observationsbegränsningar för förstastjärnans nukleosyntes. II. Spektroskopi av en ultrametallfattig CEMP-ingen stjärna, "varav Placco var huvudförfattaren, publicerades också i samma nummer av tidskriften i veckan. Papperet jämför teoretiska förutsägelser för den kemiska sammansättningen av supernovamodeller med nollmetallicitet med en nyupptäckt CEMP-ingen stjärna i Vintergatan.