Kosmiczna Rzadkość: Znaleziono rzadką gwiazdę drugiej generacji poza Drogą Mleczną

Pierwsze pokolenie gwiazd gruntownie zmieniło wszechświat poprzez łączenie prostych pierwiastków takich jak wodór i hel w bardziej złożone w ich jądrach, rozsiewając te elementy po przestrzeni po swojej śmierci - elementy, które obecnie są częścią Ziemi i istot żywych. Niedawno naukowcy odkryli drugie pokolenie gwiazd z innej galaktyki, oferując unikalne spojrzenie na procesy wczesnego tworzenia elementów w galaktykach poza Drogą Mleczną.

Wszechświat został na zawsze zmieniony przez pierwsze pokolenie gwiazd. W ich jądrach, podstawowy wodór i hel łączył się w różnorodny zestaw elementów. Gdy te gwiazdy dokonały swojego końca, eksplodowały, rozrzucając te nowe elementy po całym kosmosie. Żel w twoich żyłach, wapń w twoich zębach, i sód napędzający twoje myśli - wszystkie te składniki urodziły się w sercu dawno zmarłej gwiazdy.

Nikt nie był w stanie znaleźć jednej z tych pierwszych gwiazd, ale naukowcy ogłosili unikalne odkrycie: gwiazda z drugiego pokolenia, która pierwotnie powstała w innej galaktyce niż nasza.

"Ta gwiazda stanowi unikalne okno w bardzo wczesny proces tworzenia elementów w galaktykach poza naszą własną" - powiedział Anirudh Chiti, stypendysta doktorski Uniwersytetu Chicagowskiego i pierwszy autor artykułu ogłaszającego te wyniki. "Wypracowaliśmy sobie pomysł na to, jak te gwiazdy, które zostały wzbogacone chemicznie przez pierwsze gwiazdy, wyglądają w Drodze Mlecznej, ale jeszcze nie wiemy, czy niektóre z tych sygnatur są unikalne, czy też wszystko działo się podobnie w innych galaktykach".

Artykuł został niedawno opublikowany w czasopiśmie "Nature Astronomy".

Chiti specjalizuje się w tzw. archeologii gwiazdowej: odtwarzaniu w jaki sposób najwcześniejsze pokolenia gwiazd zmieniły wszechświat. "Chcemy zrozumieć, jakie były właściwości tych pierwszych gwiazd i jakie elementy wyprodukowały" - powiedział Chiti.

Do tej pory jednak nikt nie zdołał bezpośrednio zobaczyć tych pierwszych pokoleń gwiazd, jeśli jeszcze którekolwiek pozostały we wszechświecie. Zamiast tego, Chiti i jego koledzy szukają gwiazd powstałych z popiołów tych pierwszych pokoleń.

Wielki Obłok Magellana, galaktyka, która wpadła do naszej miliardy lat temu, może pomóc ujawnić, jak ewoluował wszechświat w innych regionach. Powyżej zdjęcia Obłoku zrobione w świetle podczerwonym. Kredyt: NASA/JPL

To ciężka praca, ponieważ nawet drugie pokolenie gwiazd jest teraz niezwykle starożytne i rzadkie. Większość gwiazd we wszechświecie, w tym nasze własne słońce, jest wynikiem dziesiątek do tysięcy pokoleń, gromadzących coraz więcej ciężkich elementów za każdym razem. "Być może mniej niż 1 gwiazda na 100 000 w Drodze Mlecznej to jedna z tych gwiazd drugiego pokolenia" - powiedział. "Naprawdę łowimy igły w stogu siana".

Ale warto zrobić zdjęcia, jak wyglądał wszechświat w przeszłości. "W ich zewnętrznych warstwach te gwiazdy zachowują elementy blisko tego, gdzie się ukształtowały" - wyjaśnił. "Jeśli znajdziesz bardzo starą gwiazdę i uzyskasz jej skład chemiczny, możesz zrozumieć, jaki był skład chemiczny wszechświata, tam gdzie ta gwiazda się uformowała, miliardy lat temu".

W ramach tej studium, Chiti i jego koledzy skierowali swoje teleskopy na niezwykły cel: gwiazdy tworzące Wielki Obłok Magellana.

Wielki Obłok Magellana to jasny pas gwiazd widoczny gołym okiem na Półkuli Południowej. Obecnie uważamy, że kiedyś to była oddzielna galaktyka, którą kilka miliardów lat temu uwięziła grawitacja Drogi Mlecznej. Sprawia to, że jest szczególnie interesujący, ponieważ jego najstarsze gwiazdy zostały utworzone poza Drogą Mleczną - dając astronomom szansę dowiedzenia się, czy warunki we wczesnym wszechświecie wyglądały wszędzie tak samo, czy różniły się w innych miejscach.

Teleskopy Magellana w Obserwatorium Las Campanas w Chile, których naukowcy używali do mapowania profilu elementów w starożytnych gwiazdach. Kredyt: Carnegie Institution for Science

Naukowcy szukali dowodów na te szczególnie starożytne gwiazdy w Wielkim Obłoku Magellana i skatalogowali ich dziesięć, najpierw za pomocą satelity Europejskiej Agencji Kosmicznej Gaia, a potem za pomocą Teleskopu Magellana w Chile.

Jedna z tych gwiazd od razu wyróżniała się jako dziwactwo. Miała o wiele mniej cięższych pierwiastków niż jakakolwiek inna gwiazda dotychczas widziana w Wielkim Obłoku Magellana. Oznacza to, że prawdopodobnie została utworzona w następstwie pierwszego pokolenia gwiazd - więc nie zdążyła jeszcze gromadzić cięższych elementów w wyniku kolejnych narodzin i śmierci gwiazd.

Mapując jej elementy, naukowcy byli zaskoczeni widząc, że miała o wiele mniej węgla w porównaniu do żelaza w porównaniu do tego, co widzimy w gwiazdach Drogi Mlecznej.

"To było bardzo intrygujące i wskazuje, że być może wzbogacanie węgla najwcześniejszego pokolenia, tak jak widzimy w Drodze Mlecznej, nie było powszechne" - powiedział Chiti. "Będziemy musieli przeprowadzić dalsze badania, ale sugeruje to, że istnieją różnice od miejsce do miejsca."

„Myślę, że uzupełniamy obraz tego, jak wyglądał proces wzbogacania się pierwiastkami we wczesnym okresie w różnych środowiskach” – powiedział.

Ich wyniki potwierdziły również inne badania, które sugerowały, że Wielki Obłok Magellana w początkowym okresie wytwarzał znacznie mniej gwiazd w porównaniu z Drogą Mleczną.

Chiti obecnie prowadzi program obrazowania, aby zmapować dużą część południowego nieba w celu znalezienia jak najwcześniejszych gwiazd. „To odkrycie sugeruje, że powinno być wiele takich gwiazd we Wielkim Obłoku Magellana, jeśli spojrzymy uważnie” – powiedział. „To naprawdę ekscytujące otwarcie archeologii gwiazdowej Wielkiego Obłoku Magellana, i możliwość szczegółowego zmapowania, jak pierwotne gwiazdy wzbogaciły chemicznie wszechświat w różnych regionach.”