Naukowcy odkrywają gwiazdę, która powstała niemal tuż po Wielkim Wybuchu

Credit: Kevin Schlaufman/JHU

Astronomowie odkryli obiekt, który może być jedną z najstarszych gwiazd we wszechświecie.

Odkrycie tej niewielkiej gwiazdy, której wiek szacuje się na około 13,5 miliarda lat oznacza, że prawdopodobnie we wszechświecie znajduje się więcej gwiazd o bardzo niskiej masie i bardzo niskiej zawartości metali – być może wśród nich są także pierwsze gwiazdy we wszechświecie.

Odkryta gwiazda jest bardzo nietypowa ponieważ w przeciwieństwie do innych gwiazd o bardzo niskiej zawartości metali, jest ona częścią “cienkiego dysku” Drogi Mlecznej – tej samej części, w której znajduje się nasze słońce.

Ponieważ owa gwiazda jest tak wiekowa, badacze uważają, że całkiem możliwe jest, że nasze galaktyczne sąsiedztwo jest co najmniej 3 miliardy lat starsze niż dotychczas uważano. Wyniki badań opublikowano wczoraj w periodyku The Astrophysical Journal.

“Taka gwiazda trafia się raz na 10 milionów” mówi główny autor artykułu Kevin Schlaufman, adiunk na Johns Hopkins University. “Mówi ona nam coś bardzo ważnego o pierwszych pokoleniach gwiazd”.

Pierwsze gwiazdy powstałe po Wielkim Wybuchu składały się w całości z pierwiastków takich jak wodór, hel oraz niewielkie ilości litu. Takie gwiazdy wytwarzały w swoich jądrach pierwiastki cięższe od helu rozsiewając je po wszechświecie w eksplozjach supernowych pod koniec swojego życia.

Kolejne pokolenia gwiazd powstawały z obłoków materii wzbogaconej już tymi metalami, co widoczne było w ich składzie chemicznym. Zawartość metali czyli tak zwana metaliczność gwiazd we wszechświecie rośnie z cyklu powstawania, życia i śmierci gwiazd na cykl.

Ekstremalnie niska metaliczność nowo odkrytej gwiazdy wskazuje, że na kosmicznym drzewie genealogicznym może ona znajdować się na pierwszej gałęzi po Wielkim Wybuchu. Faktycznie mamy do czynienia z nową rekordzistką w kategorii gwiazda z najmniejszą zawartością ciężkich metali – ich łączna masa zbliżona jest do masy Merkurego. Dla porównania, nasze Słońce powstało po kilku tysiącach pokoleń i ciężkie metale mają w nim masę równą 14 masom Jowisza.

Jak dotąd astronomowie odkryli około 30 starych gwiazd o ultra-niskiej metaliczności o masie Słońca. Gwiazda odkryta przez Schlaufmana i jego zespół charakteryzuje się masą zaledwie 14% masy Słońca.

Nowo odkryta gwiazda jest elementem układu dwóch gwiazd krążących wokół wspólnego środka masy. Badacze odkryli niewielką, niemal niewidoczną “wtórną” gwiazdę po tym jak inna grupa badaczy odkryła dużo jaśniejszą gwiazdę główną. Badacze zmierzyli skład chemiczny gwiazdy głównej analizując wysokiej rozdzielczości widmo w zakresie optycznym. Obecność lub nieobecność ciemnych linii w widmie gwiazdy pozwala zidentyfikować pierwiastki, z których składa się gwiazda, takie jak węgiel, tlen, wodór, żelazo i wiele innych. W tym przypadku gwiazda charakteryzowała się niezwykle niską metalicznością. Astronomowie zidentyfikowali także nietypowe zachowanie układu gwiazd, które wskazywało na obecność w nim gwiazdy neutronowej lub czarnej dziury. Schlaufman wraz ze swoim zespołem odkrył, że tak jednak nie jest. Jednocześnie udało mu się odkryć dużo mniejszego towarzysza gwiazdy głównej.

Istnienie tej mniejszej gwiazdy towarzyszącej okazało się ogromnym odkryciem. Badaczom udało się określić jej masa na podstawie badań “wahań” gwiazdy głównej, spowodowanej oddziaływaniem grawitacyjnym mniejszej z gwiazd.

Jeszcze pod koniec lat dziewięćdziesiątych badacze uważali, że tylko masywne gwiazdy mogły powstawać na najwcześniejszych etapach historii wszechświata – i że nie da się ich odkryć ponieważ ze względu na masę, szybko wyczerpują swoje paliwo i szybko umierają.

Jednak wraz z rozwojem symulacji astronomicznych, zaczęły one wskazywać, że w określonych sytuacjach gwiazda z tego okresu czasu o szczególnie niskiej masie może wciąż istnieć, nawet 13 miliardów lat po Wielkim Wybuchu. W przeciwieństwie do ogromnych gwiazd, małomasywne gwiazdy mogą żyć przez niezwykle długie okresy czasu. Czerwone karły dla przykładu, mogą żyć przez biliony lat.

Odkrycie tej nowej ultra-nisko-metalicznej gwiazdy o nazwie 2MASS J18082002-5104378 B otwiera potencjalnie możliwość zaobserwowania nawet starszych gwiazd.

Źródło: JHU