Ett schema över universums utveckling. Astronomer har mätt elementära överflöd av galaxer som daterar sig från cirka 1,7 till 4,5 miljarder år efter big bang, och fann att de processer som producerar elementen överlag följer ungefär samma skalningsförhållanden som man ser i det lokala universum. Kredit:Argelander-Institut für Astronomie
Astronomer hänvisar till alla grundämnen som är tyngre än helium som "metaller, " även element som vanligtvis finns i gasform. I big bang skapades bara väte och helium (och ett spår av litium) medan "metallerna" alla tillverkades senare i stjärnprocesser. Överflöd av metaller i det interstellära mediet ( ISM) av galaxerna – galaxernas metallicitet – kvantifierar alltså de kollektiva stjärnprocesserna som styr galaktisk evolution. Metalliciteten i ISM:s gasfas (exklusive partiklar) har visat sig vara nära relaterad till historien om en galax stjärnbildning och kan bestämmas med hjälp av optiska spektroskopiska observationer av atomlinjer, särskilt ljusa från joniserat syre och neon. En annan avgörande process för att fastställa metalliciteten är gasflödet både ut ur galaxen, drivs av supernovor eller andra processer, och in i galaxen från det intergalaktiska mediet.
Hur galaxernas metallicitet har utvecklats under kosmisk tid har blivit en av de mest intressanta frågorna inom kosmologin eftersom den spårar hur stjärnor har påverkat universums elementarsammansättning under de ungefär tretton miljarder åren sedan de först dök upp, ungefär hundra eller fler miljoner år efter big bang.
CfA-astronomen Mojegan Azadi är medlem i teamet som utför MOSDEF-undersökningen, ett fyraårigt program som använder Multi-Object Spectrometer For Infrared Exploration (MOSFIRE) på Keck I-teleskopet för att erhålla optiska spektra av cirka 450 galaxer i epoker från 1,7 till 4,5 miljarder år efter big bang. Astronomerna mätte metalliciteten för varje galax i provet och drog slutsatsen att många av relationerna som involverar metallicitet i lokaluniversum också gäller vid dessa tidigare tider. Till exempel, förhållandet mellan en galax metallicitet och stjärnmassa är ungefär detsamma, liksom korrelationen mellan metallicitet och stjärnbildningshastighet.
Dessa viktiga nya resultat signalerar att de processer som styr tillväxten av grundämnenas överflöd i galaxer, antingen genom gasflöden eller stjärnbildning, har hållit i ungefär samma form under åtminstone de senaste tolv miljarderna åren.
