Wissenschaftler lösen das Rätsel einer stickstoffreichen Galaxie in 440 Millionen Lichtjahren Entfernung

Zum ersten Mal ist es Wissenschaftlern gelungen, das Geheimnis hinter der ungewöhnlichen chemischen Zusammensetzung einer der am weitesten entfernten Galaxien im Universum zu erklären. Das hochmoderne theoretische Modell dieser bahnbrechenden Forschung könnte der Schlüssel zu unserem besseren Verständnis des fernen Universums sein.

Professor Chiaki Kobayashi vom Centre for Astrophysics Research (CAR) der University of Hertfordshire leitete diese bahnbrechende Forschung unter Verwendung von Daten, die vom James Webb Space Telescope (JWST) gesammelt wurden.

Die von Professor Kobayashi untersuchte Galaxie heißt GN-z11 und „liegt“ nur 440 Millionen Jahre nach dem Urknall. Die vom JWST aufgenommenen Spektren zeigten jedoch eine ungewöhnlich hohe Stickstoffhäufigkeit in GN-z11, was viele Wissenschaftler überraschte.

Während des Urknalls entstehen nur leichte Elemente, während Kohlenstoff und schwerere Elemente in Sternen entstehen und sich im interstellaren Medium verteilen, wenn die Sterne nach 13,8 Milliarden Jahren kosmischer Zeit sterben.

Eine der bisher aufgestellten Hypothesen zur Erklärung des Vorhandenseins von so viel Stickstoff in der Galaxie war die mögliche Produktion von Elementen aus einem supermassereichen Stern, der 50.000 bis 100.000 Mal massereicher als unsere Sonne ist.

Doch Professor Kobayashis Forschung widerlegte nicht nur diese Hypothese supermassereicher Sterne und vielleicht auch der Überreste eines supermassereichen Schwarzen Lochs. Stattdessen entwickelte sie eine neue Methode, um frühe Galaxien zu verstehen.

Professor Chiaki Kobayashi, Professor für Astrophysik an der University of Hertfordshire, sagte: „Die Galaxie erzählt uns nicht von einem ungewöhnlichen Stern, sondern von einer ungewöhnlichen Episode im galaktischen Leben.“ chemische Zusammensetzung. “

„Über den kurzen Zeitraum unseres Modells, der auf nur eine Million Jahre geschätzt wird, ist die Häufigkeit von Stickstoff viel höher als die von Sauerstoff.

„Unser theoretisches Modell, das keine speziellen Anreicherungsquellen wie für gewöhnliche Sterne wie in unserer Galaxie erfordert, sagt auch alle Elementhäufigkeiten voraus, die wir selbst mit dem besten derzeit verfügbaren Teleskop nicht nachweisen können.“

Das theoretische Modell heller Sterne helfe uns, das frühe Universum besser zu verstehen, sagt Professor Kobaysahi, der sich auch mit nuklearer Astrophysik beschäftigt.

„In unserem Modell kommt es in der Galaxie zu intermittierenden, platzenden Sternbildungen, und ziemlich massereiche sterbende Sterne, sogenannte Wolf-Rayet-Sterne, produzieren dieses besondere Element, Stickstoff, bevor die wichtigsten schweren Elemente wie Sauerstoff durch Supernovae erzeugt werden.“

„Was wir denken, und das ist unglaublich aufregend für alle, die unser Universum studieren, ist, dass dieses Modell eine sehr dramatische Phase der Evolution von Galaxien erlebt.“

Mit Blick auf die Zukunft und die Bedeutung dieser Entdeckung für die Astrophysik fügte Professor Kobayashi hinzu: „Wir würden gerne noch viele weitere Galaxien wie diese mit ungewöhnlicher chemischer Zusammensetzung sehen.“

„Außerdem würden wir in diesen Galaxien gerne mehr Elemente außer Stickstoff und Sauerstoff sehen. Da unterschiedliche Elemente von verschiedenen Arten von Sternen in unterschiedlichen Zeitskalen erzeugt werden, bilden die Muster der Elementhäufigkeit die Fossilienbestände ab, die es uns ermöglichen, die Geschichte dieser Galaxien zu verstehen.“ Universum. Ich nenne diesen Ansatz „extragalaktische Archäologie“.

Die Ergebnisse werden veröffentlicht in Briefe aus der astrophysikalischen Zeitschrift.