Utilizando el aprendizaje automático y la nucleosíntesis moderna de supernovas, un equipo de investigadores descubrió que la mayoría de las estrellas de segunda generación observadas en el universo se han enriquecido con múltiples supernovas, según un nuevo estudio en Diario astrofísico.
La investigación en astrofísica nuclear ha demostrado que los elementos que incluyen y son más pesados que el carbono en el universo se producen en las estrellas. Pero las primeras estrellas, estrellas nacidas poco después del Big Bang, no contenían elementos tan pesados, que los astrónomos llaman «metales». La próxima generación de estrellas contenía solo una pequeña cantidad de los elementos pesados producidos por las primeras estrellas. Para comprender el universo en su infancia, se necesita que los investigadores estudien estas estrellas pobres en metales.
Afortunadamente, estas estrellas de segunda generación que carecen de metales se están observando en nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, y han sido estudiadas por un equipo de miembros afiliados del Instituto Kavli de Física y Matemáticas del Universo (Kavli IPMU) para descubrir la realidad física. Características de las primeras estrellas del universo.
El equipo, dirigido por el científico asociado visitante Kavli IPMU y el profesor asistente en el Instituto de Física de la Inteligencia de la Universidad de Tokio Tillman Hartwig, incluido el científico asociado visitante y el profesor asociado del Observatorio Astronómico Nacional de Japón, Miho Ishigaki, el científico principal visitante y la Universidad de Hertfordshire. El profesor Chiaki Kobayashi, investigador visitante y profesor del Observatorio Astronómico Nacional de Japón, el profesor Nozomu Tominaga, científico visitante principal y profesor emérito Kenichi Nomoto de la Universidad de Tokio, utiliza inteligencia artificial para analizar la abundancia de elementos en las más de 450 estrellas extremadamente pobres en metales observadas hasta ahora. Con base en un algoritmo de aprendizaje automático supervisado recientemente desarrollado y entrenado en modelos teóricos de composición nuclear de supernova, encontraron que el 68 por ciento de las estrellas ultrapobres observadas tienen una firma química consistente con el enriquecimiento por múltiples supernovas anteriores.
Los resultados del equipo dan la primera restricción cuantitativa basada en observaciones de la multiplicidad de las primeras estrellas.
«Hasta ahora, la multiplicidad de las primeras estrellas solo se ha predicho mediante simulaciones numéricas, y hasta ahora no ha habido forma de verificar la predicción teórica a través de la observación», dijo el autor principal Hartwig. «Nuestros resultados indican que la mayoría de las primeras estrellas se formaron en pequeños cúmulos, por lo que muchas supernovas podrían contribuir al enriquecimiento mineral del medio interestelar primitivo», dijo.
«Nuestro nuevo algoritmo proporciona una excelente herramienta para interpretar los grandes datos que obtendremos en la próxima década a partir de estudios astronómicos en curso y futuros en todo el mundo», dijo Kobayashi, quien también es investigador de Leverhulme.
«Actualmente, los datos disponibles sobre estrellas antiguas son la punta del iceberg dentro del vecindario solar. El espectrógrafo confocal principal, un espectrómetro avanzado de objetos múltiples en el telescopio Subaru desarrollado a través de una colaboración internacional dirigida por Kavli IPMU, es la mejor herramienta por descubrir estrellas antiguas en las regiones exteriores.” de la Vía Láctea mucho más allá de nuestro vecindario solar”, dijo Ishigaki.
El nuevo algoritmo inventado en este estudio abre la puerta para aprovechar al máximo las diversas firmas químicas en las estrellas pobres en metales detectadas por el Prime Focus Spectrograph.
«La teoría de la primera estrella nos dice que las primeras estrellas debieron ser más masivas que el Sol. La expectativa natural era que la primera estrella nació en una nube de gas que contenía un millón de veces más masa que el Sol. Sin embargo, nuestro nuevo sugiere que las primeras estrellas no nacieron solas, sino que se formaron como parte de un cúmulo estelar, un sistema binario o de estrellas múltiples. Esto también significa que podemos esperar ondas gravitacionales de las primeras estrellas binarias poco después del Big Bang, que podría ser detectado por futuras misiones en el espacio o en la Luna, dijo Kobayashi.
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