Utilizzando l’apprendimento automatico e la nucleosintesi di supernova all’avanguardia, un team di ricercatori ha scoperto che la maggior parte delle stelle di seconda generazione osservate nell’universo sono state arricchite da più supernove.

I loro risultati sono riportati in Il giornale astrofisico.

La ricerca di astrofisica nucleare ha dimostrato che gli elementi inclusi e più pesanti del carbonio nell’universo sono prodotti nelle stelle. Ma il prime stelle, stelle nate subito dopo il Big Bang, non contenevano elementi così pesanti, che gli astronomi chiamano “metalli”. La successiva generazione di stelle conteneva solo una piccola quantità di elementi pesanti prodotti dalle prime stelle. Per comprendere l’universo nella sua infanzia, è necessario che i ricercatori studino queste stelle povere di metalli.

Fortunatamente, queste stelle povere di metalli di seconda generazione sono state osservate nella nostra galassia, la Via Lattea, e sono state studiate da un team di membri affiliati del Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (Kavli IPMU) per avvicinarsi al fisico proprietà delle prime stelle dell’universo.

Il team, guidato da Kavli IPMU Visiting Associate Scientist e The University of Tokyo Institute for Physics of Intelligence Assistant Professor Tilman Hartwig, comprende Visiting Associate Scientist e National Astronomical Observatory of Japan Assistant Professor Miho Ishigaki, Visiting Senior Scientist e University of Hertfordshire Professor Chiaki Kobayashi , professore Nozomu Tominaga, scienziato senior in visita e dell’Osservatorio astronomico nazionale del Giappone, e Ken’ichi Nomoto, scienziato senior in visita e professore emerito dell’Università di Tokyo, hanno utilizzato intelligenza artificiale per analizzare le abbondanze elementali in più di 450 stelle estremamente povere di metalli osservate fino ad oggi.

Sulla base dell’algoritmo di apprendimento automatico supervisionato di nuova concezione addestrato su modelli teorici di nucleosintesi di supernova, hanno scoperto che il 68% delle stelle estremamente povere di metalli osservate ha un’impronta chimica coerente con l’arricchimento di più supernove precedenti.

I risultati del team forniscono il primo vincolo quantitativo basato sulle osservazioni sulla molteplicità delle prime stelle.

“La molteplicità delle prime stelle è stata prevista solo da simulazioni numeriche finora, e fino ad ora non c’era modo di esaminare osservativamente la previsione teorica”, ha detto l’autore principale Hartwig. “Il nostro risultato suggerisce che la maggior parte delle prime stelle si sono formate in piccoli ammassi in modo che molte delle loro supernove possano contribuire all’arricchimento di metallo del primo mezzo interstellare”, ha detto.

“Il nostro nuovo algoritmo fornisce uno strumento eccellente per interpretare il grandi dati avremo nel prossimo decennio dalle indagini astronomiche in corso e future in tutto il mondo “, ha affermato Kobayashi, anche Leverhulme Research Fellow.

“Al momento, i dati disponibili di vecchie stelle sono la punta dell’iceberg all’interno del quartiere solare. Il Prime Focus Spectrograph, uno spettrografo multi-oggetto all’avanguardia sul telescopio Subaru sviluppato dal collaborazione internazionale guidato da Kavli IPMU, è lo strumento migliore per scoprire antiche stelle nelle regioni esterne della Via Lattea ben oltre il quartiere solare”, ha affermato Ishigaki.

Il nuovo algoritmo inventato in questo studio apre la porta per ottenere il massimo da diverse impronte chimiche stelle povere di metallo scoperto dal Prime Focus Spectrograph.

“La teoria delle prime stelle ci dice che le prime stelle dovrebbero essere più massicce del sole. L’aspettativa naturale era che la prima stella fosse nata in una nube di gas contenente una massa milioni di volte superiore a quella del sole. Tuttavia, la nostra nuova scoperta suggerisce fortemente che le prime stelle non sono nate da sole, ma si sono invece formate come parte di un ammasso stellare o di un sistema stellare binario o multiplo. Ciò significa anche che possiamo aspettarci onde gravitazionali dalle prime stelle binarie subito dopo il Big Bang, che potrebbero essere rilevate in future missioni nello spazio o sulla luna”, ha affermato Kobayashi.

Hartwig ha reso pubblicamente disponibile il codice sviluppato in questo studio all’indirizzo https://gitlab.com/thartwig/emu-c.