Astronomowie odkryli w naszym kosmicznym środowisku gwiezdny „obiekt kopalny”, który umożliwia wgląd w sam początek Wszechświata. Gwiazda oznaczona jako SDSS J0715-7334 jest uderzająco czysta: prawie nie zawiera „metali” – astronomicznym terminem określającym pierwiastek cięższy od wodoru i helu.
Odkrycie jest znaczące, ponieważ dostarcza chemicznego odcisku palca pierwszej ery powstawania gwiazd, pomagając naukowcom wypełnić lukę między Wielkim Wybuchem a złożonym, bogatym w metale Wszechświatem, w którym żyjemy dzisiaj.
Wyszukiwanie pierwszej generacji
Aby zrozumieć, dlaczego ta gwiazda jest tak wyjątkowa, musimy cofnąć się do początków wszechświata. Po Wielkim Wybuchu przestrzeń była gęstą mgłą plazmy. Dopiero około 300 000 lat później Wszechświat ostygł na tyle, że protony i elektrony utworzyły obojętny wodór i hel.
Z tych pierwotnych gazów narodziły się pierwsze gwiazdy, znane jako Populacja III. Gwiazdy te były masywne, żyły niesamowicie szybko i ginęły w wyniku potężnych eksplozji supernowych. Eksplozje te stały się pierwszymi „fabrykami” Wszechświata: wykuły cięższe pierwiastki, takie jak węgiel, tlen i żelazo, i rozproszyły je w przestrzeń kosmiczną.
Ponieważ gwiazdy III populacji były tak krótkotrwałe, nigdy nie były obserwowane bezpośrednio. Zamiast tego astronomowie polują na gwiazdy Populacji II : są to starsze gwiazdy o małej masie, które powstały z „brudnego” gazu pozostałego po pierwszych supernowych. Badając gwiazdy drugiej generacji, naukowcy mogą zrekonstruować właściwości pierwszych gwiazd, które obecnie zostały bezpowrotnie utracone przez czas.
Otwarcie rekordu
Odkrycie SDSS J0715-7334 było niemal przypadkowe. Prowadząc rutynowe obserwacje w ramach Sloan Digital Sky Survey (SDSS), zespół naukowców kierowany przez kosmologa Alexandra Gee z Uniwersytetu w Chicago był dosłownie zahipnotyzowany tą gwiazdą. To, co zaplanowano jako 10-minutową obserwację, przekształciło się w trzygodzinne dogłębne badanie.
Wyniki były oszałamiające:
– Ekstremalna czystość: Metaliczność tej gwiazdy wynosi tylko 0,005% metaliczności Słońca.
– Rekordowo niska zawartość żelaza: Zawartość żelaza jest 40 razy niższa niż poprzedni rekordzista w przypadku gwiazd najbardziej ubogich w żelazo.
– Niedobór węgla: Co najważniejsze, odkryto, że gwiazda zawiera szokująco mało węgla.
Rozwiązywanie zagadki chłodzenia przestrzeni kosmicznej
Najbardziej intrygującym aspektem tego znaleziska jest brak węgla. Podczas ewolucji Wszechświata węgiel i tlen pełnią rolę „chłodnic”. Aby obłoki gazu kompresowały się i tworzyły gwiazdy, muszą wydzielać ciepło; carbon radzi sobie z tym zadaniem wyjątkowo skutecznie.
Skład chemiczny SDSS J0715-7334 wskazuje na unikalny proces tworzenia się pośredniego:
1. W późniejszych gwiazdach było za mało węgla, aby można było zastosować standardową metodę chłodzenia.
2. Było jednak wystarczająco dużo „kosmicznego pyłu” – pozostałości popiołów pierwszej supernowej populacji III – aby pomóc w zapadnięciu się gazu.
Sugeruje to, że gwiazda powstała podczas rzadkiej epoki przejściowej, w której niewielkie ilości pyłu zainicjowały narodziny gwiazdy w środowisku, które było wciąż w dużej mierze nieskazitelne.
Gdzie dalej szukać?
Co ciekawe, SDSS J0715-7334 nie wydaje się pochodzić z Drogi Mlecznej. Jego ruch wskazuje, że pochodzi z Wielkiego Obłoku Magellana, galaktyki karłowatej krążącej wokół naszej.
Zapewnia to nowy plan działania dla przyszłych badań. Astronomowie uważają, że małe galaktyki satelitarne, takie jak Obłoki Magellana, mogą zawierać znacznie wyższe stężenia tych ultraubogich w metale gwiazd niż sama Droga Mleczna.
„Nadal pozostaje wiele do zrobienia, aby zrozumieć, co naprawdę wydarzyło się w tamtej epoce… Dopiero zarysowaliśmy powierzchnię”. — Kevin Schlaufman, Uniwersytet Johna Hopkinsa
Wniosek: Odkrywając gwiazdę zbudowaną prawie wyłącznie z wodoru i helu, astronomowie odkryli rzadki chemiczny pomost prowadzący do wczesnego Wszechświata, ujawniając, w jaki sposób pierwsze ślady pyłu kosmicznego pomogły w ukształtowaniu kolejnych pokoleń gwiazd.
