I denna fantasifulla visualisering av MaStar, en användare av Stellar Library väljer ett spektrum som motsvarar en viss typ av stjärna. Självklart, i verkligheten finns det ingen fysisk biblioteksplats; stjärnspektra lagras digitalt och är tillgängliga för alla på www.sdss.org. Kredit:Dana Berry/SkyWorks Digital Inc.; SDSS samarbete
Ett nytt fantastiskt bibliotek har skapats av brittiska och amerikanska forskare för att, för första gången, ge oss ett fönster av förståelse till våra och andra galaxer.
Astronomer från Sloan Digital Sky Survey (SDSS) tillkännagav idag öppnandet av ett nytt "stjärnbibliotek" som innehåller spektra av tusentals stjärnor i Vintergatan.
I årtionden, astronomer har försökt ta reda på vilken unik blandning av stjärnor som bäst förklarar ljuset som vi ser från varje avlägsen galax. Biblioteket kommer att hjälpa astronomer att förstå inte bara vår egen galax, men galaxer över hela universum.
Tillkännagivandet kom vid American Astronomical Societys årliga möte i Seattle, USA.
Det nya biblioteket är känt som "MaNGA Stellar Library, " uppkallad efter SDSS:s kartläggning av närliggande galaxer vid Apache Point Observatory (MaNGA) undersökning som den designades för att stödja. MaNGA:s mål är att förstå den detaljerade inre strukturen hos galaxer. Eftersom galaxer är gjorda av stjärnor, så att förstå en galax kräver att man förstår stjärnorna som utgör den.
Renbin Yan från University of Kentucky och huvudutredare för MaNGA Stellar Library-projektet, sa:"Det är lite som att höra en symfoni. Vi hör ljudet från hela orkestern på en gång, men vi kan bara förstå musiken om vi vet vilka instrument som spelar." För galaxer, "musiken" är ljuset som kommer från blandningen av stjärnor som utgör en galax, tillsammans med dess detaljerade historia av stjärnbildning. Problemet är att andra galaxer är så långt borta att astronomer inte kan urskilja enskilda stjärnor i dem. Lösningen är att studera tusentals stjärnor i vår egen Vintergatan. När de väl identifierat alla möjliga "instrument" med hjälp av stjärnor i Vintergatan, de kan tyda "musiken" från avlägsna galaxer.
Ett Hertzsprung-Russell-diagram över alla stjärnor som för närvarande finns i MaNGA Stellar Library, visar temperatur och ljusstyrka (ljusstyrka) för stjärnor, tillsammans med information om deras kemiska sammansättning. Kredit:SDSS-samarbete
I en symfoni, ljudet av varje instrument har sin egen unika ton; när det gäller galaxer, ljuset för varje typ av stjärna har ett unikt spektrum. Ett spektrum mäter hur mycket ljus en stjärna avger vid olika våglängder, ett mönster som är unikt för varje typ av stjärna. Som att noter visar hur en låt kommer att låta, "läsning" av ett spektrum ger viktig information om en stjärna, inklusive dess temperatur, storlek och kemisk sammansättning.
Genom att observera tusentals stjärnor av alla typer, astronomer kan bygga upp ett "bibliotek" av stjärnspektra.
Claudia Maraston, Professor vid University of Portsmouth och lokal huvudutredare för projektet, sa:"Med ett sådant bibliotek i handen, vi kan göra komplexa modeller av galaxer och deras ljus som sänds ut från kombinationen av miljarder olika stjärnor. Sådana modeller är avgörande för astrofysik och kosmologi."
De exakta spektra kommer från spektrografen för programmet Mapping Nearby Galaxies at APO (MaNGA), en av SDSS:s delundersökningar. MaNGA ägnar det mesta av sin tid åt att observera galaxer, men under de senaste tre åren, den har också mätt spektra för mer än 3, 000 stjärnor i alla färger och storlekar. Dessa spektra har samlats in i MaNGA Stellar Library, eller MaStar för kort.
MaNGA stjärnbiblioteket började av nödvändighet. I början av den fjärde fasen av SDSS 2010, MaNGA-teamet insåg att det inte fanns något lämpligt bibliotek med stjärnspektra som täcker det våglängdsområde som MaNGA skulle använda.
Daniel Thomas, Professor vid University of Portsmouth och tidigare vetenskapsgruppsordförande för MaNGA-projektet sa:"Medan MaNGA-teamet redan har gjort en hel del fascinerande vetenskap, det bästa är kvar. Vi är alla enormt glada över att använda våra nya modeller baserade på MaStar-biblioteket för att dechiffrera musiken från avlägsna galaxer."
Varje färgad kurva i denna bild visar spektrumet för en stjärna i MaNGA Stellar Library. Kurvorna visar ljusets våglängder, täcker hela det synliga spektrumet och bortom, från ultraviolett till infrarött (från vänster till höger). Höjden på varje kurva vid varje punkt visar ljusets intensitet vid den våglängden. Topparna och dalarna i varje kurva indikerar närvaron av olika kemiska element. De åtta översta kurvorna är för typiska stjärnor, märkta med sin spektraltyp och sorterade i temperaturordning – O-stjärnan (överst) är den hetaste, medan M5-stjärnan (åttonde från toppen) är den coolaste (solen är en G-stjärna). De tre nedersta spektra är för jättestjärnor, igen sorterade från hetaste till coolaste. Kredit:Renbin Yan (University of Kentucky); SDSS samarbete
MaStar-projektet möjliggjordes av den parallella observationsförmågan i SDSS. Samtidigt som deras kollegor använder det infraröda spektroskopet för att observera stjärnor i vår galax, MaStar-teamet kan använda MaNGA-instrumentet för att samtidigt observera andra stjärnor i optiken. Detta möjliggörs av hur SDSS använder fibrer för att observera ljuset från många stjärnor samtidigt.
Den här strategin att "piggybacka" på andra SDSS-observationer gjorde det möjligt för forskare från MaNGA-teamet att få rätt spektra för de rätta stjärnorna för att skapa det stjärnbibliotek de så desperat behövde.
Alla spektra för alla dessa stjärnor har släppts som en del av SDSS:s Data Release 15, och är tillgängliga online via projektets webbplats på www.sdss.org.
När astronomer väl har ett bibliotek som inkluderar ljusspektra för så många typer av stjärnor som möjligt, de kan räkna ut hur många av varje typ av stjärna som sammanlagt bildar galaxspektrum, så att de kan förstå galaxens historia av stjärnbildning. I Yans analogi, de kan förstå vilka instrument som skapar musiken. Nyckeln är att inkludera så många typer av stjärnor som möjligt i biblioteket.
Professor Maraston sa:"MaStar är det mest kompletta och mest omfattande stjärnbiblioteket som någonsin skapats, ". "Det kommer att tillåta oss att göra de mest exakta modellerna av galaxer hittills."
MaNGA Stellar Library förväntas fortsätta växa. Med observationer som fortsätter vid Apache Point Observatory till åtminstone 2020, det kommer att bli det största och mest inkluderande stjärnbiblioteket som någonsin gjorts.
