Melhor evidência observacional de Primeira Geração estrelas no Universo
VLT descobre CR7, o mais brilhante galáxia distante, e os sinais de estrelas da População III
Astrônomos usando o Very Large Telescope do ESO descobriram, de longe a galáxia mais brilhante ainda encontrada no início do Universo e encontrou fortes indícios de que exemplos da primeira geração de estrelas se escondem dentro dele. Estes objetos maciços, brilhantes, e anteriormente puramente teóricos foram os criadores dos primeiros elementos pesados na história – os elementos necessários para forjar as estrelas em torno de nós hoje, os planetas que orbitam elas, e tambem a vida como a conhecemos.
A galáxia recém-encontrada, marcado CR7, é três vezes mais brilhante do que a mais brilhante galáxia distante conhecido até agora.
Os astrónomos há muito que teorizou a existência de uma primeira geração de estrelas – conhecidos como População III estrelas – que nasceram fora do material primordial do Big Bang [1] . Todos os elementos mais pesados químicos – tais como oxigênio, nitrogênio, carbono e ferro, que são essenciais para a vida – foram forjados nas barrigas de estrelas. Isto significa que as primeiras estrelas deve ter se formado fora dos únicos elementos que existiam antes de estrelas: hidrogênio, hélio e traços de lítio.
Estas estrelas População III teria sido enorme – várias centenas ou mesmo milhares de vezes mais massivo que o Sol – extremamente quente, e transitórios – explodindo como supernovas após apenas cerca de dois milhões de anos. Mas até agora a procura de prova física de sua existência tinha sido inconclusivas.
Uma equipe liderada por David Sobral, do Instituto de Astrofísica e Ciências Espaciais, da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, em Portugal, e Observatório de Leiden, na Holanda, já utilizado do ESO Very Large Telescope (VLT) para olhar de volta para o Universo antigo, a um período conhecido como reionização , cerca de 800 milhões de anos após o Big Bang. Em vez de realizar um estudo estreito e profundo de uma pequena área do céu, eles ampliaram seu alcance para produzir o mais amplo levantamento de galáxias muito distantes jamais tentada.
Seu estudo amplo foi feita usando o VLT com a ajuda do Observatório WM Keck eo Telescópio Subaru , bem como o Telescópio Espacial Hubble da NASA / ESA . A equipe descobriu – e confirmou – um número de galáxias muito jovens surpreendentemente brilhantes. Um deles, marcado CR7, era um objeto excepcionalmente raro, de longe a galáxia mais brilhante já observada nesta fase no Universo. Com a descoberta de CR7 e outras galáxias brilhantes, o estudo já foi um sucesso, mas uma inspeção mais adicional fornecida notícia emocionante adicional.
O X-shooter e Sinfoni instrumentos no VLT encontraram forte emissão de hélio ionizado em CR7 mas – e surpreendentemente crucial – nenhum sinal de elementos mais pesados no bolso brilhante na galáxia. Isso significava que a equipe tinha descoberto a primeira prova boa para clusters de População III estrelas que tinha ionizados gás dentro de uma galáxia no Universo primitivo.
“A descoberta desafiou as expectativas desde o início”, disse David Sobral, “como nós não esperavamos encontrar uma galáxia tão brilhante. Então, revelando a natureza do CR7 peça por peça, entendemos que não só tinhamos encontrado de longe a galáxia distante mais luminosa, mas também comecei a perceber que tinha todas as características única esperado das estrelas da População III . Essas estrelas foram as que formaram os primeiros átomos pesados que, finalmente, nos permitiram estar aqui. Realmente não podemos obter algo qualquer mais emocionante do que isso. ”
Dentro de CR7, os clusters mais azuis e um pouco mais vermelho de estrelas foram encontrados, indicando que a formação de estrelas da População III, tinha ocorrido em ondas – como havia sido previsto. O que a equipe observou diretamente foi a última onda de estrelas da População III, sugerindo que essas estrelas devem ser mais fáceis de encontrar do que se pensava anteriormente: eles residem entre estrelas regulares, em galáxias mais brilhantes, e não apenas nos primeiros, mais menor, e as galáxias mais escuras, que são tão fraco para ser extremamente difícil de estudar.
Jorryt Matthee, segundo autor do estudo, concluiu: “Eu sempre me perguntei de onde viemos. Mesmo quando criança eu queria saber onde os elementos vêm: o cálcio nos ossos, o carbono em meus músculos, o ferro no meu sangue. Eu descobri que estes foram formados pela primeira vez no início do Universo, pela primeira geração de estrelas. Com esta descoberta, curiosamente, estamos começando a realmente ver esses objetos pela primeira vez. ”
Outras observações com o VLT, ALMA , eo Telescópio Espacial Hubble da NASA / ESA estão previstas para confirmar sem margem para dúvidas de que o que tem sido observado são estrelas da População III, e para procurar e identificar outros exemplos.
Notas
[1] O nome da População III surgiu porque os astrônomos já tinha classificado as estrelas da Via Láctea como População I (estrelas como o Sol, rico em elementos mais pesados e formando o disco) e da População II (estrelas mais velhas, com elementos-conteúdo mais pesado, e encontrados no bojo da Via Láctea e halo, e aglomerados estelares globulares).
[2] Encontrar essas estrelas é muito difícil: eles teriam sido extremamente curta duração, e teria brilhou numa altura em que o Universo era opaco em grande parte à sua luz. Achados anteriores incluem: Nagao, et al., 2008 , onde foi detectado nenhum hélio ionizado; De Breuck et al., 2000 , onde foi detectado hélio ionizado, mas ao lado de carbono e oxigênio, assim como assinaturas claras de um núcleo galáctico ativo ; e Cassata et al., 2013 , onde hélio ionizado foi detectada, mas de uma muito baixa largura equivalente, ou fraca intensidade, e ao lado de carbono e oxigênio.
[3] O apelido de CR7 é uma abreviatura de COSMOS Redshift 7, uma medida de seu lugar em termos de tempo cósmico. Quanto maior o desvio para o vermelho, o mais distante da galáxia e mais para trás na história do Universo é visto. A1689-Zd1 , uma das galáxias mais antigas já observadas, por exemplo, tem um redshift de 7,5.
CR7 está localizado no COSMOS campo, um remendo intensamente estudada do céu na constelação de Sextante (o sextante).
O apelido foi inspirado pelo grande jogador de futebol Português, Cristiano Ronaldo , que é conhecido como CR7.
[4] CR7 é três vezes mais brilhante em termos de emissão de luz ultravioleta do que o titular anterior, Himiko, que foi pensado para ser um de um tipo neste momento muito cedo. galáxias empoeiradas, em fases posteriores da história do Universo, pode irradiar, muito mais energia total do que CR7 na forma de radiação infravermelha da poeira quente. A energia proveniente de CR7 é leve na maior parte ultravioleta / visível.
[5] A equipe considerou duas teorias alternativas: a de que a fonte de luz era ou a partir de um AGN ou Wolf-Rayet estrelas. A falta de elementos pesados e outros elementos de prova refuta veementemente essas duas teorias. A equipe também considerou que a fonte pode ser um buraco negro colapso direto, que são eles próprios objectos exóticos e puramente teórias excepcionais. A falta de uma linha larga de emissão e o facto de as luminosidades do hidrogénio e hélio eram muito maiores do que o que tem sido previsto para um tal orifício de preto indicam que isto, também, é improvável. A falta de emissão de raios-X refutaria ainda mais esta possibilidade, mas observações adicionais são necessárias.
Mais informação
Esta pesquisa foi apresentada em um artigo intitulado “A evidência para PopIII-como populações estelares nos mais luminosos emissores Lyman-α na época de re-ionização: confirmação espectroscópica”, por D. Sobral, et al, é aceito para publicação em. Astrophysical Journal.
A equipe é composta por David Sobral (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço da Universidade de Lisboa, Lisboa, Portugal; Departamento de Física, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Lisboa, Portugal; Observatório de Leiden, Universidade de Leiden, Leiden, Países Baixos ), Jorryt Matthee (Observatório de Leiden), Behnam Darvish (Departamento de Física e Astronomia da Universidade da Califórnia, em Riverside, Califórnia, EUA), Daniel Schaerer (Observatoire de Genève, Département d’Astronomie, Université de Genève, Versoix, Suíça; Centre National de la Recherche Scientifique, IRAP, Toulouse, França), Bahram Mobasher (Departamento de Física e Astronomia da Universidade da Califórnia, em Riverside, Califórnia, EUA), Huub JA Röttgering (Observatório de Leiden), Sérgio Santos (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço da Universidade de Lisboa; Departamento de Física da Universidade de Lisboa, Portugal) e Shoubaneh Hemmati (Departamento de Física e Astronomia da Universidade da Califórnia, em Riverside, Califórnia, EUA).
O ESO é a organização intergovernamental astronomia sobretudo na Europa e mais produtivo terrestre observatório astronômico do mundo, de longe. É apoiado por 16 países: Áustria, Bélgica, Brasil, República Checa, Dinamarca, França, Finlândia, Alemanha, Itália, Países Baixos, Polónia, Portugal, Espanha, Suécia, Suíça e Reino Unido, juntamente com o Estado de acolhimento de Chile. ESO realiza um programa ambicioso, focado na concepção, construção e operação de poderosas instalações de observação terrestres permitir aos astrônomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. ESO opera três locais de observação único de classe mundial no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera o Very Large Telescope, o observatório astronómico, no visível, mais avançado do mundo e dois telescópios de rastreio. VISTA trabalha no infravermelho e é o maior telescópio de rastreio do mundo eo VLT Survey Telescope é o maior telescópio concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. ESO é um importante parceiro no ALMA, o maior projecto astronómico que existe. E no Cerro Armazones, perto de Paranal, o ESO está construindo a 39 metros European Extremely Large Telescope, E-ELT, que será “o maior olho do mundo no céu”.
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Trabalho de pesquisa
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