Kas yra Metališkumas?

Metališkumas yra astronomijoje vartojamas terminas, nurodantis medžiagos proporciją žvaigždėje, sudarytoje iš kitų elementų nei vandenilis ir helis. Astronomine kalba tokie elementai (litis, anglis, deguonis) vadinami metalais. Metalų kiekis žvaigždėje priklauso nuo jos dydžio, amžiaus ir, svarbiausia, kiek jos lengvųjų elementų ji susiliejo į sunkiuosius elementus branduoliniam kurui. Pavyzdžiui, Saulės, pagrindinės sekos žvaigždės, kurios amžius yra apie 4.57 milijardo metų, metališkumas yra maždaug 1.6 masės procento. Saulei senstant, jos metališkumas didės, kol ji taps Raudonąja Milžine žvaigžde, sudegins likusį kurą, o paskui sėdės ten visą likusį amžinybę kaip švytintis lukštas, vadinamas baltąja nykštuke.

Spektrometrų magijos dėka astronomai gali analizuoti tolimų žvaigždžių, net kai kurių žvaigždžių netoliese esančiose galaktikose, cheminę sudėtį. Metališkumas yra vienas iš pagrindinių kintamųjų, kuriuos astronomai naudojo klasifikuodami įvairias žvaigždes į baltąsias nykštukes, raudonuosius milžinus, pagrindinės sekos žvaigždes ir supergigantus. Kitas kintamasis yra spalva.

Kadangi žvaigždės veikia branduolių sintezės būdu, jų energijos šaltinis gaunamas susiliejus lengviems atomų branduoliams (vandeniliui ir heliui) į sunkesnius branduolius (anglį). Kuo žvaigždė jaunesnė, tuo daugiau joje yra šviesių branduolių ir tuo mažesnis jos metališkumas. Žvaigždės, turinčios mažiausiai metališkumo, buvo hipotetinės III populiacijos žvaigždės – pirmosios žvaigždės, susiformavusios po Didžiojo sprogimo kondensato medžiagai. Šių žvaigždžių metališkumas būtų buvęs tik 10–8% masės.

Visos šiuolaikinės žvaigždės turi didelį metališkumo laipsnį, o tai būtų paslaptis, jei ne teiginys apie ankstesnį III populiacijos žvaigždžių egzistavimą. Kaip minėta, jie būtų sudaryti beveik vien iš šviesos elementų. Šios žvaigždės, būdamos labai masyvios ir efektyviai suliedamos lengvuosius branduolius, būtų sprogusios po mažiau nei milijono metų – įprasta žvaigždės gyvavimo trukmė yra 10 milijardų metų – supernovos nukleosintezės būdu pagamindamos sunkiuosius elementus. Esant didžiuliam supernovos sprogimo karščiui ir slėgiui, dalis lengvųjų elementų būtų greitai suspausti į sunkius elementus.

Šios pirmykštės supernovos sukėlė II populiacijos žvaigždes, kurios yra seniausios šiandien stebimos žvaigždės. Seniausių iš jų metališkumas yra 10–5 %, mažiau nei 1/10,000 11 saulės. Kai kurioms iš šių žvaigždžių yra apie 13.7 milijardų metų, o ne daug senesnės už pačią visatą, kurios amžius yra XNUMX milijardo metų. Astronomai ir toliau ieško metalo neturtingų žvaigždžių kaip lango į ankstyvąją visatą.