Şekil 1. İlk yıldızın süpernovasının şematik gösterimi ve metal açısından aşırı derecede 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: Kavli IPMU
Makine öğrenimi ve son teknoloji ürünü süpernova nükleosentezi kullanan bir araştırma ekibi, evrende gözlemlenen ikinci nesil yıldızların çoğunun birden çok süpernova tarafından zenginleştirildiğini buldu. , The Astrophysical Journal’da yeni bir çalışma bildiriyor.
Nükleer astrofizik araştırmaları, evrendeki karbon dahil ve karbondan daha ağır elementlerin yıldızlarda üretildiğini göstermiştir. Ancak Büyük Patlama’dan kısa bir süre sonra doğan ilk yıldızlar, gökbilimcilerin “metaller” adını verdiği ağır elementleri içermiyorlardı. Yeni nesil yıldızlar, ilk yıldızlar tarafından üretilen yalnızca az miktarda ağır element içeriyordu. Evreni emekleme döneminde anlamak için araştırmacıların bu metal açısından fakir yıldızları incelemesi gerekir.
Neyse ki, bu ikinci nesil metal açısından fakir yıldızlar Samanyolu Gökadamızda gözleniyor ve bir ekip tarafından incelendi. Evrenin Fizik ve Matematiği için Kavli Enstitüsü’nün (Kavli IPMU) Bağlı Üyelerinin, evrendeki ilk yıldızların fiziksel özelliklerini yakından takip etmesi.
Şekil 2. Son derece metal açısından fakir (EMP) yıldızların karbon ve demir bolluğu. Renk çubuğu, makine öğrenimi algoritmamızdan tekli zenginleştirme olasılığını gösterir. Kesikli çizgilerin üzerindeki yıldızlar ([C/Fe] = 0,7’de) karbonca zenginleştirilmiş metal açısından fakir (CEMP) yıldızlar olarak adlandırılır ve bunların çoğu tekli zenginleştirilmiştir. Kredi: Hartwig ve diğerleri.
Kavli IPMU Misafir Yardımcı Bilim İnsanı ve Tokyo Üniversitesi Zeka Fiziği Enstitüsü Yardımcı Doçent Tilman Hartwig liderliğindeki ekip, Misafir Yardımcı Bilim İnsanı ve Japonya Ulusal Astronomi Gözlemevi Yardımcı Doçent Miho dahil Ishigaki, Misafir Kıdemli Bilim Adamı ve Hertfordshire Üniversitesi Profesörü Chiaki Kobayashi, Misafir Kıdemli Bilim Adamı ve Japonya Ulusal Astronomi Gözlemevi Profesörü Nozomu Tominaga ve Misafir Kıdemli Bilim İnsanı ve Tokyo Üniversitesi Emekli Profesörü Ken’ichi Nomoto, yapay zekayı element bolluğunu analiz etmek için kullandı. Bugüne kadar 450’den fazla aşırı derecede metal açısından fakir yıldız gözlemlendi. 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 dayalı ilk nicel kısıtlamayı verin.
Şekil 3. (soldan) Misafir Kıdemli Bilim Adamı Ken’ichi Nomoto, Misafir Yardımcı Bilim Adamı Miho Ishigaki, Kavli IPMU Misafir Bilim İnsanı Tilman Hartwig, Misafir Kıdemli Bilim İnsanı Chiaki Kobayashi ve Misafir Kıdemli Bilim İnsanı Nozomu Tominaga. Kredi: Kavli IPMU, Nozomu Tominaga
Baş yazar Hartwig, “İlk yıldızların çokluğu şimdiye kadar yalnızca sayısal simülasyonlarla tahmin edilebiliyordu ve şimdiye kadar teorik tahmini gözlemsel olarak incelemenin bir yolu yoktu” dedi. . “Sonuçlarımız, ilk yıldızların çoğunun küçük kümeler halinde oluştuğunu ve böylece birden fazla süpernovanın erken yıldızlararası ortamın metal zenginleşmesine katkıda bulunabileceğini gösteriyor” dedi.
“Yeni algoritmamız, yorumlamak için mükemmel bir araç sağlıyor. Aynı zamanda bir Leverhulme Araştırma Görevlisi olan Kobayashi, önümüzdeki on yıl içinde dünya genelinde devam eden ve gelecekte yapılacak astronomik araştırmalardan elde edeceğimiz büyük veriler.
“Şu anda, eski yıldızların mevcut verileri ipucu niteliğindedir. güneş mahallesindeki buzdağının görüntüsü. 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 bakımından fakir yıldızlardaki çeşitli kimyasal parmak izlerinden en iyi şekilde yararlanma kapısını açıyor.
” ilk yıldızlar 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, Büyük Patlama’dan kısa bir süre sonra ilk ikili yıldızlardan gelecek uzayda veya Ay’daki görevlerde tespit edilebilecek yerçekimi dalgalarını bekleyebileceğimiz anlamına da geliyor,” dedi Kobayashi.
Kodu Hartwig geliştirdi https://gitlab.com/thartwig/emu-c adresinde herkesin kullanımına açık bu çalışmada.
Referans: “Machine Learning Detects of the First Stars in Stellar Archaeology Data”, Tilman Hartwig, Miho N. Ishigaki, Chiaki Kobayashi, Nozomu Tominaga ve Ken’ichi Nomoto, 22 Mart 2023, The Astrophysical Journal.
DOI: 10.3847/1538-4357/acbcc6