Sports

Stellar Archaeology: Chemical Clues Reveal Supernova Secrets From Universe’s First Massive Stars

Scientists from the Chinese Academy of Sciences and international collaborators have discovered a star, LAMOST J1010+2358, that provides the first tangible evidence of Pair-Instability Supernovae (PISNe) from the Universe’s earliest stars. This finding, published in Nature, sheds light on the evolution of massive stars and the early Universe’s initial mass function.

The first stars illuminated the Universe during the Cosmic Dawn and put an end to the cosmic “dark ages” that followed the Big Bang. However, the distribution of their mass is one of the great unsolved mysteries of the cosmos.

Numerical simulations of the formation of the first stars estimate that the mass of the first stars reached up to several hundred solar masses. Among them, the first stars with masses between 140 and 260 solar masses ended up as pair-instability supernovae (PISNe). PISNe are quite different from ordinary supernovae (i.e., Type II and Type Ia supernovae) and would have imprinted a unique chemical signature in the atmosphere of the next-generation stars. However, no such signature has been found.

A new study led by Prof. Gang Zhao from the National Astronomical Observatories of the Chinese Academy of Sciences (NAOC) has identified a chemically peculiar star (LAMOST J1010+2358) in the Galactic halo as clear evidence of the existence of PISNe from very massive first stars in the early Universe, based on the Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope (LAMOST) survey and follow-up high-resolution spectra observation by Subaru Telescope. It has been confirmed that this star was formed in the gas cloud dominated by the yields of a PISN with 260 solar masses.

The team also includes researchers from Yunnan Observatories of CAS, National Astronomical Observatory of Japan, and Monash University, Australia.

This study will be published online in Nature today (June 7, 2023).

Comparison of observed abundances and models. The chemical abundances of J1010+2358 compared with the predictions from three theoretical supernova models. The error bars are 1 sigma uncertainties of the observed abundances. Credit: NAOC

The research team has performed follow-up high-resolution spectroscopic observation for J1010+2358 with the Subaru telescope and derived abundances for more than ten elements. The most significant feature of this star is its extremely low sodium and cobalt abundances. Its sodium-to-iron ratio is lower than 1/100 of the solar value. This star also exhibits a very large abundance variance between the odd and even charge number elements, such as sodium/magnesium and cobalt/nickel.

“The peculiar odd-even variance, along with deficiencies of sodium and α-elements in this star, are consistent with the prediction of primordial PISN from first-generation stars with 260 solar masses,” said Dr. Qianfan Xing, first author of the study.

The discovery of J1010+2358 is direct evidence of the hydrodynamical instability due to electron–positron pair production in the theory of very massive star evolution. The creation of electron–positron pairs reduces thermal pressure inside the core of a very massive star and leads to a partial collapse.

“It provides an essential clue to constraining the initial mass function in the early universe,” said Prof. Gang Zhao, corresponding author of the study. “Before this study, no evidence of supernovae from such massive stars has been found in the metal-poor stars.”

Moreover, the iron abundance of LAMOST J1010+2358 ([Fe/H] = -2.42) is much higher than the most metal-poor stars in the Galactic halo, suggesting that the second-generation stars formed in the PISN-dominated gas may be more metal-rich than expected.

“One of the holy grails of searching for metal-poor stars is to find evidence for these early pair-instability supernovae,” said Prof. Avi Loeb, former chair of the Astronomy Department at Harvard University.

Prof. Timothy Beers, the provost’s chair of astrophysics at Notre Dame University, commented on the results: “This paper presents what is, to my knowledge, the first definitive association of a Galactic halo star with an abundance pattern originating from a PISN.”

Reference: “A metal-poor star with abundances from a pair instability supernova” 7 June 2023, Nature.DOI: 10.1038/s41586-023-06028-1

Related Posts

เทน ฮาก อัปเดตอาการ ชอว์ พร้อมแย้มวันคืนสนามกับ แมนยู

เอริค เทน ฮาก ยอมรับว่า ลุค ชอว์ อาจกลับมาลงสนามให้ทีมอีกครั้งก่อนพักเบรคทีมชาติเดือนตุลาคม ชอว์ ไม่ได้ลงสนามให้กับ “ปีศาจแดง” ตั้งแต่เดือนกุมภาพันธ์ที่ผ่านมา เนื่องจากเจออาการเจ็บแฮมสตริง ต่อมา ชอว์ กลับมาฝึกซ้อมช่วงปรีซีซั่นกับ แมนฯ ยูไนเต็ด แต่ได้รับบาดเจ็บที่น่องอีก เอริค เทน ฮาก เทรนเนอร์ของ แมนเชสเตอร์ ยูไนเต็ด ยอมรับว่า ลุค ชอว์ อาจกลับมาลงสนามให้ทีมอีกครั้งก่อนพักเบรคทีมชาติเดือนตุลาคม “ผมคิดว่าน่าจะเป็นก่อนพักเบรค แต่ผมบอกไม่ได้ว่าผมมั่นใจ…

จะรอดหรือร่วง โปรแกรม 𝟓 นัดถัดไป “แมนยูฯ” อาจชี้ขาดอนาคต “เทน ฮาก” ที่ออกสตาร์ตย่ำแย่

จะรอดหรือร่วงเดี๋ยวได้รู้ โปรแกรม 5 นัดถัดไป “แมนเชสเตอร์ ยูไนเต็ด” ยอดทีมแดนผู้ดี อาจชี้ขาดอนาคต “เอริก เทน ฮาก” ที่ออกสตาร์ตซีซั่น 2024-25 ย่ำแย่ วันที่ 26 ก.ย. 67 จะรอดหรือร่วงเดี๋ยวได้รู้กัน โปรแกรม 5 นัดถัดไป “ปิศาจแดง” แมนเชสเตอร์ ยูไนเต็ด ทีมดังแห่งศึก พรีเมียร์ลีก อังกฤษ อาจชี้ขาดอนาคต…

ทีมชาติไทย 𝐔𝟐𝟎 เร่งฟื้นฟูร่างกายก่อนเจอบรูไน, สิรดนัย หวังยิงประตูเพิ่มเพื่อลูกได้-เสีย

วันที่ 26 กันยายน 2567 ทีมชาติไทย รุ่นอายุไม่เกิน 20 ปี ลงฝึกซ้อมที่ บุรีรัมย์ ยูไนเต็ด แคมป์ จ.บุรีรัมย์ เพื่อเตรียมความสำหรับการแข่งขันฟุตบอลชิงแชมป์เอเชีย รุ่นอายุไม่เกิน 20 ปี 2025 รอบคัดเลือก นัดที่สอง ที่จะพบกับทีมชาติบรูไน ในวันที่ 27 กันยายน นี้ ที่สนาม บุรีรัมย์ ซิตี้…

ก้าวเดียวสู่ประวัติศาสตร์หน้าใหม่! มาดามแป้ง-บิ๊กป๋อม เตรียมโบนัส 𝟑 ล้าน ลุ้น ไทย เข้ารอบ 𝟖 ทีมฟุตซอลโลก ครั้งแรก

“มาดามแป้ง” นวลพรรณ ล่ำซำ นายกสมาคมกีฬาฟุตบอลฯ และ อดิศักดิ์ เบ็ญจศิริวรรณ อุปนายกฯ ให้กำลังใจ ฟุตซอลทีมชาติไทย เต็มที่ ล่าสุดร่วมกันเตรียมโบนัสถึง 3 ล้านบาท เพื่อลุ้นสร้างประวัติศาสตร์ ผ่านเข้าสู่รอบ 8 ทีมสุดท้าย ฟุตซอลโลก ครั้งแรก ในเกมที่เตรียมพบกับ ฝรั่งเศส รอบ 16 ทีมสุดท้าย ในช่วงค่ำวันนี้ โต๊ะเล็กช้างศึก มีผลงานดีที่สุด…

LeBron James’ Wife Savannah Makes Sh0cking Announcement That Leaves Fans Stunned

Savannah James Shocks Fans with Major Announcement—”Everybody’s Crazy” Podcast Returns with a Twist! As Los Angeles Lakers star LeBron James gears up for his 22nd NBA season, the…

𝗕𝗥𝗘𝗔𝗞𝗜𝗡𝗚 𝗡𝗘𝗪𝗦:Savannah James Explodes in Fury Over Sh0cking Revelation: Husband’s Affair with Diddy Unleashed

In an explosive turn of events that has sent shockwaves through social media, Savannah James, the wife of NBA superstar LeBron James, has reacted with intense fury to…

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *