Kunstmatige intelligentie ontdekt dat de eerste sterren niet alleen waren

Met behulp van machine learning en de state-of-the-art supernova nucleosynthese heeft een team van onderzoekers ontdekt dat de meeste waargenomen sterren van de tweede generatie in het heelal zijn verrijkt door meerdere supernovae. Het nieuws werd in een persbericht bekendgemaakt door het Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (IPMU).

Nucleair astrofysisch onderzoek heeft aangetoond dat elementen waaronder en zwaarder dan koolstof in het heelal worden geproduceerd in sterren. Maar de eerste sterren, sterren die kort na de oerknal werden geboren, bevatten dergelijke zware elementen, die astronomen ‘metalen’ noemen, niet. De volgende generatie sterren bevatte slechts een kleine hoeveelheid zware elementen die door de eerste sterren werden geproduceerd. Om het heelal in zijn kinderschoenen te begrijpen, moeten onderzoekers deze metaalarme sterren bestuderen.

Govert Schilling werpt licht op een van de grootste raadsels in het heelal

In zijn nieuwste boek De olifant in het universum: donkere materie, mysterieuze deeltjes en de samenstelling van ons heelal vertelt wetenschapsjournalist en publicist Govert Schilling … Continued

Een nieuw algoritme

Gelukkig zijn deze metaalarme sterren van de tweede generatie waargenomen in ons Melkwegstelsel, en zijn ze bestudeerd om de fysische eigenschappen van de eerste sterren in het heelal te benaderen.

De studie, geleid door de assistent-professoren Tilman Hartwig en Miho Ishigaki, de professoren Chiaki Kobayashi en Nozomu Tominaga en de emeritus hoogleraar Ken’ichi Nomoto, maakte gebruik van kunstmatige intelligentie om de elementaire hoeveelheden te analyseren in meer dan 450 extreem metaalarme sterren die tot nu toe zijn waargenomen. Op basis van het nieuw ontwikkelde supervised machine learning-algoritme, getraind op theoretische supernova nucleosynthese-modellen, ontdekten zij dat 68 procent van de waargenomen extreem metaalarme sterren een chemische vingerafdruk heeft die overeenkomt met verrijking door meerdere eerdere supernovae.

“Ons nieuwe algoritme biedt een uitstekend hulpmiddel voor de interpretatie van de grote gegevens die we in het komende decennium zullen hebben van lopende en toekomstige astronomische onderzoeken over de hele wereld”, aldus Kobayashi.

Veelbelovende resultaten

De resultaten van het team geven de eerste kwantitatieve beperking op basis van waarnemingen over de multipliciteit van de eerste sterren.

“De multipliciteit van de eerste sterren werd tot nu toe alleen voorspeld op basis van numerieke simulaties, en er was tot nu toe geen manier om de theoretische voorspelling waarneembaar te onderzoeken”, aldus hoofdauteur Hartwig. “Ons resultaat suggereert dat de meeste eerste sterren in kleine clusters werden gevormd, zodat meerdere van hun supernovae kunnen bijdragen aan de metaalverrijking van het vroege interstellaire medium,” zei hij.

TNO en Demcon Focal leveren technologie voor ‘s werelds grootste telescoop

De Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) werkt in Chili aan de bouw van ‘s werelds grootste telescoop, de Extremely Large Telescope (ELT). TNO levert hiervoor samen … Continued

“De sterren zijn niet alleen geboren”

“Op dit moment zijn de beschikbare gegevens van oude sterren het topje van de ijsberg in de buurt van de zon. De Prime Focus Spectrograph, een geavanceerde multi-object spectrograaf op de Subaru Telescoop, ontwikkeld door de internationale samenwerking onder leiding van Kavli IPMU, is het beste instrument om oude sterren te ontdekken in de buitenste regionen van de Melkweg ver buiten de zonnewijk,” aldus Ishigaki.

Kobayashi voegde daar op zijn beurt aan toe: “De theorie van de eerste sterren vertelt ons dat de eerste sterren massiever moeten zijn dan de zon. De natuurlijke verwachting was dat de eerste ster werd geboren in een gaswolk met een massa die miljoenen keren groter was dan die van de zon. Onze nieuwe bevinding wijst er echter sterk op dat de eerste sterren niet alleen werden geboren, maar in plaats daarvan werden gevormd als onderdeel van een sterrenhoop of een binair of meervoudig stersysteem. Dit betekent ook dat we gravitatiegolven kunnen verwachten van de eerste binaire sterren kort na de oerknal, die toekomstige missies in de ruimte of op de maan zouden kunnen detecteren”.