Vor etwas mehr als drei Jahren, Ich habe einen Blogbeitrag geschrieben zum Gedenken an die 50NSJahrestag eines der bemerkenswertesten Papiere in der Geschichte der Astronomie. In diesem Artikel legten Burbidge, Burbidge, Fowler und Hoyle die Grundlagen für unser Verständnis davon, wie das Universum schwere Elemente aufbaut.
Die Kurzfassung der Geschichte ist, dass zwei Hauptprozesse identifiziert werden: Der langsame (s) Prozess und der schnelle (r) Prozess. Wir denken oft an den s-Prozess, bei dem Atome langsam mit Protonen und Neutronen beschossen werden und ihre Atommasse aufbauen. Aber wie das Papier betonte, geschieht dies oft zu langsam, um Hindernisse für diesen Prozess zu überwinden, die durch instabile Isotope verursacht werden, die nicht lange genug dauern, um ein weiteres zu fangen, bevor sie auf eine niedrigere Ordnungszahl zurückfallen. In diesem Fall wird der r-Prozess benötigt, bei dem der Nukleonenfluss viel höher ist, um die Barriere zu überwinden.
Die Kombination dieser beiden Prozesse hat sich bei der Übereinstimmung der Beobachtungen von dem, was wir im Universum insgesamt sehen, bemerkenswert gut bewährt. Aber Astronomen können nie leicht ruhen. Das Universum hat immer seine Kuriositäten. Ein Beispiel sind Sterne mit sehr ungeraden relativen Mengen der Elemente, die durch diese Prozesse aufgebaut werden. Da der s-Prozess viel häufiger vorkommt, sollten wir ihn in erster Linie sehen, aber in einigen Sternen, wie SDSS J2357-0052, gibt es eine außergewöhnlich hohe Konzentration der seltenen r-Prozesselemente. Ein aktuelles Papier erforscht dieses elementare Rätsel.
Wie die Bezeichnung andeutet, wurde die Einzigartigkeit von SDSS J2357-0052 vom Sloan Digital Sky Survey (SDSS) entdeckt. Die Vermessung verwendet mehrere Filter, um Felder von Sternen bei verschiedenen Wellenlängen abzubilden. Einige der Filter werden so gewählt, dass sie in Wellenlängenbereichen liegen, in denen es wohlbekannte Absorptionslinien für Elemente gibt, von denen bekannt ist, dass sie Tracer der Gesamtmetallizität sind. Dieses photometrische System ermöglichte es einem internationalen Astronomenteam unter der Leitung von Wako Aoki vom National Astronomical Observatory in Tokio, sich einen schnellen und schmutzigen Überblick über den Metallgehalt der Sterne zu verschaffen und interessante Sterne für Folgestudien auszuwählen.
Diese Folgebeobachtungen wurden mit hochauflösender Spektroskopie durchgeführt und zeigten, dass der Stern weniger als ein Tausendstel der Menge an Eisen enthält, die die Sonne enthält ([Fe/H] = -3,4), was ihn zu einem der metallärmsten Sterne aller Zeiten macht . Eisen ist jedoch das Ende der durch den S-Prozess hergestellten Elemente. Wenn diese Ordnungszahl überschritten wird, nehmen die relativen Häufigkeiten sehr schnell ab. Während der Abfall in SDSS J2357-0052 immer noch steil war, war er nicht annähernd so dramatisch wie bei den meisten anderen Sternen. Dieser Stern hatte eine dramatische Verbesserung der r-Prozesselemente.
Dies war jedoch an und für sich nicht außergewöhnlich. Mehrere metallarme Sterne wurden mit solchen r-Prozess-Verbesserungen entdeckt. Aber keine gepaart mit einem so extremen Eisenmangel. Die Implikation dieser Kombination ist, dass dieser Stern warsehrin der Nähe einer Supernova. Die Autoren schlagen zwei Szenarien vor, die die Beobachtungen erklären können. Im ersten Fall trat die Supernova auf, bevor sich der Stern bildete, und SDSS J2357-0052 wurde in unmittelbarer Nähe gebildet, bevor das verstärkte Material sich verteilen und in das interstellare Medium mischen konnte. Die zweite ist, dass SDSS J2357-0052 ein bereits gebildeter Stern in einer Doppelumlaufbahn mit einem Stern war, der zu einer Supernova wurde. Wenn letzterer Fall zutrifft, würde es dem kleineren Stern wahrscheinlich einen großen „Kick“ geben, da sich die Masse, die das System hält, dramatisch ändern würde. Obwohl für SDSS J2357-0052 keine außergewöhnliche Radialgeschwindigkeit festgestellt wurde, könnte sich die Bewegung (sofern vorhanden) in der Himmelsebene befinden, was geeignete Bewegungsstudien erfordert, um diese Möglichkeit entweder zu bestätigen oder zu widerlegen.
Die Autoren stellen auch fest, dass der erste Stern mit etwas ähnlichen Eigenschaften (wenn auch nicht so extrem) zuerst im äußeren Halo entdeckt wurde, wo die Wahrscheinlichkeit des Auftretens der notwendigen Supernova gering ist. Daher ist es wahrscheinlicher, dass dieser Stern in einem solchen Prozess ausgeworfen wurde, was eine gewisse Glaubwürdigkeit für das Szenario im Allgemeinen schafft, auch wenn dies bei SDSS J2357-0052 nicht der Fall ist.
