Konceptuellt diagram av denna forskning. Olika tungmetaller med unika våglängdssignaturer produceras i en explosion efter en sammanslagning av binära neutronstjärnor. Dessa metaller inkorporeras sedan i nybildade stjärnor där deras signaturer kan observeras. Kredit:NAOJ/University of Tokyo
Astronomer har katalogiserat tecken på nio tungmetaller i det infraröda ljuset från superjättar och jättestjärnor. Nya observationer baserade på den här katalogen kommer att hjälpa forskare att förstå hur händelser som sammanslagningar av binära neutronstjärnor har påverkat den kemiska sammansättningen och utvecklingen av vår egen Vintergatans galax och andra galaxer.
Strax efter Big Bang, universum innehöll bara väte och helium. Andra grundämnen bildades senare genom kärnfusion i stjärnor eller våldsamma händelser som supernovor eller sammanslagningar av binära neutronstjärnor. Dock, detaljerna i de olika processerna och deras relativa bidrag är fortfarande dåligt förstådda. Bättre förståelse för den kemiska utvecklingen av galaxer är viktig för att förstå hur den rika elementmiljön på planeter som jorden kom till. Särskilt, metaller tyngre än nickel kan användas för att spåra våldsamma händelser såsom sammanslagningar av binära neutronstjärnor.
En forskargrupp med medlemmar från University of Tokyo, Kyoto Sangyo University, och NAOJ använde den WINERED nära-infraröda spektrografen på 1,3 m Araki-teleskopet vid Koyama Astronomical Observatory i Kyoto Japan för att leta efter tecken på tungmetaller i 13 superjättar och jättestjärnor. Stor, ljusa superjättar och jättestjärnor är lätta att observera, även långt borta; och infrarött ljus har fördelen att det fortfarande kan observeras i områden där interstellär materia blockerar synligt ljus.
Varje element som finns i en stjärna producerar en distinkt "signatur" i stjärnans ljus genom att absorbera specifika våglängder av ljus. Teamet jämförde spektrumet, den detaljerade våglängdsinformationen, av varje stjärna till bibliotek som innehåller dussintals teoretiskt förutspådda absorptionslinjer och fann att 23 linjer producerade av nio grundämnen från zink till dysprosium faktiskt kunde observeras.
Baserat på dessa resultat, astronomer kan nu mäta nivåerna av dessa tungmetaller i andra stjärnor för att kartlägga Vintergatans och andra galaxers kemiska mångfald och utveckling.
Studien, med titeln "Identifiering av absorptionslinjer för tungmetaller i våglängdsområdet 0,97-1,32 μm, "publiceras i Astrophysical Journal Supplement Serie den 8 januari, 2020.
