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Las estrellas ricas en oro provienen de galaxias antiguas

Distribución de estrellas y gas en un simulador de galaxias. Los puntos amarillos representan estrellas y los puntos celestes representan gas. (crédito: Yutaka Hirai)

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Recientemente, los últimos telescopios de todo el mundo han descubierto cientos de estrellas ricas en oro. Las nuevas simulaciones de formación de galaxias muestran, con las resoluciones más altas tanto en tiempo como en masa, que estas estrellas ricas en oro se formaron en galaxias progenitoras, pequeñas galaxias que se fusionaron para formar la Vía Láctea.

Las estrellas son plantas químicas termonucleares que produjeron la mayoría de los elementos incorporados a los planetas. La mayoría de los elementos más pesados ​​que el hierro, incluidos los metales preciosos como el oro y el platino, procedían del proceso de captura de neutrones rápidos (proceso r). Cuando mueren, las estrellas liberan los elementos pesados ​​que crearon en el espacio interestelar, donde los elementos pueden recombinarse en la próxima generación de cuerpos. Al igual que los planetas, las nuevas estrellas también incorporan elementos pesados ​​liberados por generaciones anteriores. Al estudiar la composición química de las estrellas, deberíamos poder inferir el tipo de entorno en el que se formaron las estrellas. Pero hasta ahora, ha faltado el marco teórico para explicar la diversidad química observada.

Ahora, un equipo de investigación internacional, dirigido por Yutaka Hirai de la Universidad de Tohoku y la Universidad de Notre Dame, ha rastreado la formación de una hipotética galaxia similar a la Vía Láctea desde el Big Bang hasta el presente mediante simulaciones numéricas. Esta simulación tiene la mayor precisión y oportunidad hasta la fecha, lo que permite al equipo investigar el ciclo de material nuevo liberado por estrellas viejas y asimilado en material nuevo.

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Usando la supercomputadora ATERUI II en el Centro de Astrofísica Computacional del Observatorio Astronómico Nacional de Japón, el equipo realizó con éxito simulaciones durante varios meses, lo que hizo posible por primera vez analizar la composición de las estrellas ricas en oro del mundo. Vía Láctea.

Según la investigación, la mayoría de las estrellas ricas en oro se formaron hace más de 10 mil millones de años en pequeñas galaxias hechas de bloques de construcción, conocidas como galaxias ancestrales. Algunas pero no todas las galaxias ancestrales están experimentando neutrones de fusión interestelar, en los que se producen y liberan grandes cantidades de elementos pesados ​​del proceso r, enriqueciendo esa pequeña galaxia en particular. La abundancia esperada de estrellas ricas en oro en la última galaxia del tamaño de la Vía Láctea coincide con lo que ya se ha observado.

«Los resultados del estudio abren una nueva vía para la extracción de registros fósiles de estrellas», dice Hirai. «Las estrellas ricas en oro de hoy nos cuentan la historia de la Vía Láctea».

De cara al futuro, Hirai y su equipo planean simular la formación de la Vía Láctea y dilucidar los orígenes de estrellas individuales con la ayuda de la nueva supercomputadora Fugaku.

Estos resultados han sido publicados como Hirai et al. «Origen de estrellas significativamente mejoradas en un zoom cósmico para simular una galaxia similar a la Vía Láctea» en los Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society el 14 de noviembre de 2022.

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