Kosmisk Konstig: Sällsynt Andra-Gen Stjärna Hittad Bortom Vintergatan

Den första generationen stjärnor förändrade i grunden universum genom att smälta samman enkla element som väte och helium till mer komplexa i sina kärnor, och sprida dessa element över rymden vid deras död - element som nu är en del av jorden och levande varelser. Nyligen upptäckte forskare en andra generationens stjärna från en annan galax, som ger unika insikter om de tidiga elementära bildningsprocesserna i galaxer bortom Vintergatan.

Universum förändrades för alltid av den första generationen stjärnor. Inom deras kärnor smälte basiskt väte och helium till en mångfald av element. När dessa stjärnor mötte sitt slut exploderade de och spred dessa nya element över hela kosmos. Järnet i dina ådror, kalciumet i dina tänder och natriumet som driver dina tankar föddes alla i hjärtat av en sedan länge död stjärna.

Ingen har kunnat hitta en av dessa första generationens stjärnor, men forskare har tillkännagett ett unikt fynd: en stjärna från den andra generationen som ursprungligen bildades i en annan galax än vår.

"Den här stjärnan ger ett unikt fönster in i den mycket tidiga elementbildande processen i andra galaxer än vår egen," sa Anirudh Chiti, en postdoktor vid University of Chicago och första författare på en tidning som tillkännager resultaten. "Vi har byggt upp en idé om hur dessa stjärnor som berikades kemiskt av de första stjärnorna ser ut i Vintergatan, men vi vet ännu inte om några av dessa signaturer är unika, eller om saker hände på liknande sätt i andra galaxer .”

Tidningen publicerades nyligen i Nature Astronomy.

Chiti är specialiserad på vad som kallas stjärnarkeologi: Rekonstruera hur de tidigaste generationerna av stjärnor förändrade universum. "Vi vill förstå vilka egenskaper de första stjärnorna hade och vilka grundämnen de producerade", sa Chiti.

Men ingen har ännu lyckats direkt se dessa första generationens stjärnor, om några finns kvar i universum. Istället letar Chiti och hans kollegor efter stjärnor som bildades från den första generationens aska.

Det stora magellanska molnet, en galax som föll in i vår för miljarder år sedan, kan hjälpa till att avslöja hur universum utvecklats i andra regioner. Ovan bilder av molnet tagna i infrarött ljus. Kredit: NASA/JPL

Det är hårt arbete, för även den andra generationen stjärnor är nu otroligt uråldriga och sällsynta. De flesta stjärnor i universum, inklusive vår egen sol, är resultatet av tiotals till tusentals generationer som bygger upp fler och fler tunga grundämnen varje gång. "Kanske är färre än 1 av 100 000 stjärnor i Vintergatan en av dessa andra generationens stjärnor," sa han. "Du fiskar verkligen nålar ur höstackar."

Men det är värt det att få ögonblicksbilder av hur universum såg ut bakåt i tiden. "I sina yttre lager bevarar dessa stjärnor elementen nära där de bildades," förklarade han. "Om du kan hitta en mycket gammal stjärna och få dess kemiska sammansättning, kan du förstå hur den kemiska sammansättningen av universum var där den stjärnan bildades för miljarder år sedan."

För denna studie riktade Chiti och hans kollegor sina teleskop mot ett ovanligt mål: stjärnorna som utgör det stora magellanska molnet.

Det stora magellanska molnet är en ljus sträng av stjärnor som är synliga för blotta ögat på södra halvklotet. Vi tror nu att det en gång var en separat galax som fångades av Vintergatans gravitation för bara några miljarder år sedan. Detta gör det särskilt intressant eftersom dess äldsta stjärnor bildades utanför Vintergatan - vilket ger astronomer en chans att lära sig om förhållandena i det tidiga universum alla såg likadana ut eller var olika på andra platser.

Magellan-teleskopen vid Las Campanas-observatoriet i Chile, som forskarna använde för att kartlägga de gamla stjärnornas elementarprofil. Kredit: Carnegie Institution for Science

Forskarna sökte efter bevis för dessa särskilt gamla stjärnor i det stora magellanska molnet och katalogiserade tio av dem, först med Europeiska rymdorganisationens Gaia-satellit och sedan med Magellan-teleskopet i Chile.

En av dessa stjärnor hoppade genast ut som en konstighet. Den hade mycket, mycket mindre av de tyngre elementen i sig än någon annan stjärna som hittills setts i Stora Magellanska molnet. Detta betyder att det troligen bildades i kölvattnet av den första generationen stjärnor - så det hade ännu inte byggt upp tyngre element under loppet av upprepade stjärnfödslar och dödsfall.

Genom att kartlägga dess grundämnen blev forskarna förvånade över att se att det hade mycket mindre kol än järn jämfört med vad vi ser i Vintergatans stjärnor.

"Det var väldigt spännande, och det tyder på att kolförstärkning av den tidigaste generationen, som vi ser i Vintergatan, kanske inte var universell," sa Chiti. "Vi måste göra ytterligare studier, men det tyder på att det finns skillnader från plats till plats.

"Jag tror att vi fyller i bilden av hur den tidiga elementberikningsprocessen såg ut i olika miljöer," sa han.