İle
Şekil 1. İlk yıldızın süpernovasının şematik gösterimi ve aşırı derecede metal açısından fakir yıldızların gözlenen tayfları. Süpernovalardan çıkan püskürmeler, bozulmamış hidrojen ve helyum gazını evrendeki ağır elementlerle (fırlatılan malzeme bulutlarıyla çevrili camgöbeği, yeşil ve mor nesneler) zenginleştirir. İlk yıldızlar izole tek bir yıldız yerine çoklu yıldız sistemi olarak doğarsa, süpernova tarafından fırlatılan elementler birbirine karışır ve yeni nesil yıldızlara dahil edilir. Böyle bir mekanizmadaki karakteristik kimyasal bolluklar, Samanyolu Gökadamızda gözlenen uzun ömürlü düşük kütleli yıldızların atmosferinde korunur. Ekip, gözlemlenen yıldızların tek bir (küçük kırmızı yıldızlar) veya çoklu (küçük mavi yıldızlar) önceki süpernova püskürmelerinden mi oluştuğunu, yıldızların spektrumlarından ölçülen temel bolluklara dayanarak ayırt etmek için makine öğrenimi algoritmasını icat etti. Kredi bilgileri: Kavli IPMU
Kullanarak[{” attribute=””>machine learning and state-of-the-art supernova nucleosynthesis, a team of researchers has found the majority of observed second-generation stars in the universe were enriched by multiple supernovae, reports a new study in The Astrophysical Journal.
Nuclear astrophysics research has shown elements including and heavier than carbon in the Universe are produced in stars. But the first stars, stars born soon after the Big Bang, did not contain such heavy elements, which astronomers call ‘metals’. The next generation of stars contained only a small amount of heavy elements produced by the first stars. To understand the universe in its infancy, it requires researchers to study these metal-poor stars.
Luckily, these second-generation metal-poor stars are observed in our Milky Way Galaxy, and have been studied by a team of Affiliate Members of the Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (Kavli IPMU) to close in on the physical properties of the first stars in the universe.
Figure 2. Carbon vs. iron abundance of extremely metal-poor (EMP) stars. The color bar shows the probability for mono-enrichment from our machine learning algorithm. Stars above the dashed lines (at [C/Fe] = 0.7) karbonla zenginleştirilmiş metal açısından fakir (CEMP) yıldızlar olarak adlandırılır ve bunların çoğu tekli zenginleştirilmiştir. Kredi bilgileri: Hartwig ve ark.
Kavli IPMU Misafir Yardımcı Bilim İnsanı ve Tokyo Üniversitesi İstihbarat Fiziği Enstitüsü Yardımcı Doçent Tilman Hartwig liderliğindeki ekip, Misafir Doçent ve Japonya Ulusal Astronomi Gözlemevi Yardımcı Doçent Miho Ishigaki, Misafir Kıdemli Bilim İnsanı ve Hertfordshire Üniversitesi Profesörü Chiaki Kobayashi dahil , Misafir Kıdemli Bilim İnsanı ve Japonya Ulusal Astronomik Gözlemevi Profesörü Nozomu Tominaga ve Misafir Kıdemli Bilim İnsanı ve Tokyo Üniversitesi Emeritus Profesörü Ken’ichi Nomoto, bugüne kadar gözlemlenen 450’den fazla metal bakımından fakir yıldızdaki element bolluklarını analiz etmek için yapay zekayı kullandılar. Teorik süpernova nükleosentez modelleri üzerinde eğitilmiş yeni geliştirilen denetimli makine öğrenimi algoritmasına dayanarak, gözlemlenen son derece metal açısından fakir yıldızların yüzde 68’inin önceki birçok süpernova tarafından zenginleşmeyle tutarlı bir kimyasal parmak izine sahip olduğunu buldular.
Ekibin sonuçları, ilk yıldızların çokluğuna ilişkin gözlemlere dayanan ilk niceliksel kısıtlamayı veriyor.
Şekil 3. (soldan) Misafir Kıdemli Bilim Adamı Ken’ichi Nomoto, Misafir Kıdemli Bilim Adamı Miho Ishigaki, Kavli IPMU Misafir Doçent Tilman Hartwig, Misafir Kıdemli Bilim Adamı Chiaki Kobayashi ve Misafir Kıdemli Bilim Adamı Nozomu Tominaga. Kredi bilgileri: Kavli IPMU, Nozomu Tominaga
Baş yazar Hartwig, “İlk yıldızların çoğulluğu şimdiye kadar yalnızca sayısal simülasyonlardan tahmin edildi ve şimdiye kadar teorik tahmini gözlemsel olarak incelemenin bir yolu yoktu” dedi. “Sonuçlarımız, ilk yıldızların çoğunun küçük kümelerde oluştuğunu ve böylece süpernovalarının çoğunun erken yıldızlararası ortamın metal zenginleşmesine katkıda bulunabileceğini gösteriyor” dedi.
Aynı zamanda bir Leverhulme Araştırma Görevlisi olan Kobayashi, “Yeni algoritmamız, önümüzdeki on yılda dünya çapında devam eden ve gelecekteki astronomik araştırmalardan elde edeceğimiz büyük verileri yorumlamak için mükemmel bir araç sağlıyor” dedi.
“Şu anda, eski yıldızların mevcut verileri, güneş çevresindeki buzdağının görünen kısmı. Kavli IPMU liderliğindeki uluslararası işbirliği tarafından geliştirilen, Subaru Teleskopu üzerinde son teknoloji bir çok nesneli spektrograf olan Prime Focus Spectrograph, Samanyolu’nun güneş mahallesinin çok ötesindeki dış bölgelerindeki antik yıldızları keşfetmek için en iyi araçtır. dedi Ishigaki.
Bu çalışmada icat edilen yeni algoritma, Prime Focus Spectrograph tarafından keşfedilen metal açısından fakir yıldızlardaki çeşitli kimyasal parmak izlerinden en iyi şekilde yararlanma kapısını açıyor.
“İlk yıldızlar teorisi bize, ilk yıldızların Güneş’ten daha kütleli olması gerektiğini söyler. Doğal beklenti, ilk yıldızın Güneş’ten bir milyon kat daha fazla kütle içeren bir gaz bulutu içinde doğmasıydı. Bununla birlikte, yeni bulgumuz, ilk yıldızların tek başlarına doğmadıklarını, bunun yerine bir yıldız kümesinin veya ikili veya çoklu yıldız sisteminin bir parçası olarak oluştuklarını kuvvetle ileri sürüyor. Bu aynı zamanda, Big Bang’den kısa bir süre sonra ilk ikili yıldızlardan uzayda veya Ay’da gelecekteki görevlerde tespit edilebilecek yerçekimi dalgalarını bekleyebileceğimiz anlamına geliyor” dedi.
Hartwig, bu çalışmada geliştirilen kodu şu adreste herkesin erişimine açtı: https://gitlab.com/thartwig/emu-c.
Referans: “Machine Learning Detects of the First Stars in Stellar Archaeology Data” yazan Tilman Hartwig, Miho N. Ishigaki, Chiaki Kobayashi, Nozomu Tominaga ve Ken’ichi Nomoto, 22 Mart 2023, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/acbcc6