A csillagok és a gáz eloszlása egy galaxis-szimulációban. A sárga pontok a csillagokat, a világoskék pontok a gázt jelölik. (Forrás: Yutaka Hirai)

Az elmúlt időszakban aranyban gazdag csillagok százait fedezték fel a legmodernebb távcsövekkel világszerte. A galaxisok kialakulását vizsgáló új szimulációk azt mutatják, hogy ezek az aranyban gazdag csillagok ősgalaxisokban alakultak ki – azokban a kis galaxisokban, amelyek összeolvadva létrehozták a Tejútrendszert.

A csillagok termonukleáris gyárak: bennük képződik a legtöbb olyan elem, amelyből a bolygók állnak. A vasnál nehezebb elemek többsége, köztük a nemesfémek, így az arany és a platina is a gyors neutronbefogás, az úgynevezett r-folyamat eredményeként jött létre. A csillagok halálakor az általuk létrehozott nehéz elemek a csillagközi térbe kerülnek, ahol más égitestekként egyesülhetnek újra. A bolygókhoz hasonlóan az új csillagokban is megtalálhatók az előző generációk által kibocsátott nehéz elemek. A csillagok kémiai összetételének tanulmányozásával következtethetünk arra, hogy milyen környezetben keletkeztek, eddig azonban nem létezett elméleti keret a megfigyelt kémiai sokféleség magyarázatára.

Egy nemzetközi kutatócsoport Yutaka Hirai (Tohoku University) vezetésével numerikus szimulációval követte nyomon egy virtuális, Tejút-szerű galaxis kialakulását az Ősrobbanástól napjainkig. Ez a szimuláció az eddigieknél pontosabb idő- és tömegadatokkal dolgozik, így lehetővé tette a kutatók számára, hogy megvizsgálják azt a körforgást, amelynek során a csillagokból kibocsátott anyag az új csillagokba kerül.

A kutatók a Japán Nemzeti Csillagászati Obszervatórium Számítógépes Asztrofizikai Központjában működő ATERUI II szuperszámítógépen több hónap alatt sikeresen lefuttatták a szimulációt, amellyel először elemezték az aranyban gazdag csillagok kialakulását a Tejútrendszerben.

Az ATERUI II szuperszámítógép Japánban. (Forrás: NAOJ)

A kutatás eredménye szerint az aranyban gazdag csillagok többsége több mint 10 milliárd évvel ezelőtt alakult ki kicsi, úgynevezett progenitor galaxisokban. Ezeknek az építőkocka-galaxisoknak egy részében kettős neutroncsillagok összeolvadása megy végbe. E folyamat során nagy mennyiségű nehéz elem jön létre, amelyek gazdagítják a kis galaxist. Az aranyban gazdag csillagok előre számított mennyisége a Tejútrendszer méretű galaxisban megegyezik a megfigyeltekkel.

„A tanulmány eredményei új utat nyitnak a csillagok „fosszilis” adatinak megismeréséhez.” – mondja Hirai. „A mai, aranyban gazdag csillagok a Tejútrendszer történetéről mesélnek.”

Hirai és munkatársai azt tervezik, hogy az új Fugaku szuperszámítógéppel modellezik a Tejútrendszer kialakulását, és felderítik az egyes csillagok eredetét.

Az eredményeket közlő tanulmány a brit Királyi Csillagászati Társaság havi kiadványában jelent meg 2022 novemberében.

Forrás: NAOJ