Nosso Sistema Solar Espelha a composição química do Universo

"O satélite Suzaku abriu uma nova janela para o Universo e nos mostrado que, onde quer que você olhe, sobre vastas escalas, a mistura de elementos químicos é essencialmente o mesmo", disse Steven Allen, professor de Física na Universidade de Stanford e co-autor de o estudo. "É um resultado maravilhosamente simples, e mais um passo na compreensão de como o universo em torno de nós veio a ser."

Todos os elementos químicos mais pesados ​​que o carbono, o oxigênio que respiramos, o silício que compõe a areia da praia, foram produzidos no interior das estrelas através de fusão nuclear e liberado por explosões estelares conhecidas como supernovas. Ao medir a composição química do universo, os cientistas estão a tentar reconstruir a história de como, quando e em que cada um dos elementos de modo necessárias para a evolução da vida químicos foram produzidos.

Muito de um modo geral, há duas maneiras que uma explosão de supernova pode ter lugar, e a proporção de elementos químicos que são produzidos dependem do tipo de supernova. Elementos mais leves, como oxigênio e magnésio, originam principalmente das explosões de estrelas muito maciças, mais de 10 vezes o tamanho do nosso Sol, no final de suas vidas. Estes são conhecidos como "supernovas de colapso de núcleo".

Estrelas menores em vez geralmente terminam seus ciclos de vida como "anãs brancas", uma pequena fração do que pode explodir como um "termonuclear" ou "tipo Ia" supernova se mais tarde accrete matéria de uma estrela companheira, fazendo com que a anã branca se torne instável para a força da sua própria gravidade. Átomos mais pesados, como ferro e níquel vêm na maior parte deste último tipo de supernovas. Para tornar-se a composição química do nosso Sistema Solar, por exemplo, precisamos de uma mistura de cerca de um termonuclear para cada cinco explosões de supernovas de colapso de núcleo.

JAXA bolseiro de investigação Aurora Simionescu queria descobrir se a composição química média do Universo foi semelhante ao do nosso Sistema Solar, ou se a nossa vizinhança local era, afinal, um lugar especial.

Na verdade, talvez contraintuitivamente, a resposta a esta pergunta é melhor não encontrado por olhar para as estrelas em si, mas sim olhando para o espaço intergaláctico. Isso porque a maior parte da matéria normal no universo e, portanto, também a maioria dos metais, estão actualmente não contida nas estrelas, mas sim em um gás muito quente, difusa que preenche o espaço entre as galáxias, e é tão quente que brilha à luz de raios-X. Os brilhantes raios X vêm dos chamados aglomerados de galáxias, os lugares no universo onde as galáxias são embalados mais próximo juntos.

"Eu encontrei essa idéia fascinante, desde o primeiro ano do meu PhD: X-raying a composição química do nosso Universo", diz Aurora Simionescu. Mas naquela época, quase 10 anos atrás, era muito difícil de obter medições fiáveis ​​das abundâncias de metal, exceto para os muito mais densas, peças mais brilhantes do meio intergaláctico, devido a uma falta de fótons de raios-X e do ruído de fundo elevado. Então, nós só poderia realmente investigar a composição química de aproximadamente as centrais milésimos de o volume típico de qualquer aglomerado de galáxias dado.

Suzaku satélite de raios-X da JAXA dedicado uma grande quantidade de tempo de observação, recolha de dados ao longo de muitas semanas, para resolver este problema. Os primeiros tais observações profundas, que atuem no sistema mais brilhante, a Perseus Cluster (mostrado no topo da página), permitiu medições extremamente detalhadas da abundância de ferro no meio intra-cluster em grandes escalas. No entanto, as informações sobre os elementos químicos predominantemente produzidos pelo colapso do núcleo supernovas ainda estava faltando.

Para tais medições, foram necessários observações de um aglomerado de galáxias com uma temperatura média mais baixa, a fim de que a emissão de elementos mais leves para ser comparativamente mais forte do que no Cluster Perseu. Suzaku, portanto, passou cerca de duas semanas olhando para o aglomerado de Virgem, o cluster mais próximo e segunda mais brilhante no céu de raios-X, que tem uma temperatura tão baixa adequadamente. Com este novo conjunto de dados, Simionescu e seus colegas da JAXA ea Universidade de Stanford conseguiu detectar não só ferro, mas pela primeira vez também magnésio, silício e enxofre todo o caminho até a borda deste aglomerado de galáxias. Seus resultados são relatados em um estudo publicado recentemente na revista Astrophysical Journal.

"O que descobrimos foi que as relações entre as abundâncias de ferro, silício, enxofre e magnésio, são constantes ao longo de todo o volume do aglomerado de Virgem, e de fato mais ou menos consistente com a composição do nosso próprio Sol ea maioria das estrelas em nossa Galaxy ", explica o Dr. Norbert Werner, da Universidade Stanford, um co-autor do artigo. Aglomerados de galáxias cobrir um grande volume tal que se acredita que o conteúdo de cada tal objeto para ser representativa para o resto do Universo também. A nova descoberta Suzaku significa que os elementos químicos no Cosmo são muito bem misturados, com uma composição química que continua a ser o mesmo a partir de escamas de o raio solar (centenas de milhares de quilómetros) com o tamanho de um conjunto de galáxias (vários milhões de luz anos).

Embora ainda possa haver alguns lugares especiais no universo que retêm uma química diferente make-up, em média, a maior parte do Universo tem uma composição muito semelhante à nossa vizinhança local - a mesma sopa cru de elementos que é necessário para a vida como o nosso é encontrado, onde quer que você olhe.

O Galaxy diário via JAXA