Kiedy astronomowie przyglądają się obiektom, których światło dociera do nas mocno przesunięte ku czerwieni, mogą zobaczyć przeszłość Wszechświata. Jednak nadal w teorii istnieją zjawiska, których nie wyjaśniono ani pośrednimi, ani bezpośrednimi obserwacjami.
Do niedawna należała do nich również kwestia istnienia gwiazd III populacji, których masa mogłaby dochodzić nawet do 100 mas Słońca, przez co bardzo szybko kroczyłyby ścieżką gwiazdowej ewolucji, by następnie wybuchnąć jako supernowe. Skąd jednak pomysł na ich egzystencję we Wszechświecie? Według naszej wiedzy w wyniku Wielkiego Wybuchu mógł powstać tylko wodór, hel oraz śladowe ilości litu i berylu, a mimo to gwiazdy II populacji zawierają także cięższe pierwiastki. Jeżeli byłyby to najmłodsze obiekty tego typu, oznaczałoby to, że naukowe teorie należy poważnie zweryfikować. Uratować nas przed tym mogłaby właśnie III populacja gwiazdowa, rozsiewająca po przestrzeni kosmicznej za pośrednictwem wybuchów „brakujące” pierwiastki.
Sieć MWA położona na pustyni w Zachodniej Australii.
Pozostaje jeszcze kwestia potwierdzenia hipotezy dotyczącej istnienia takich gwiazd. Według przewidywań musiałyby one występować w bardzo odległej przeszłości, a do tego są to obiekty pojedyncze, więc ich bezpośrednia obserwacja wykracza znacząco poza to, co możemy osiągnąć. Astronomowie są w takim przypadku zmuszeni do poszukiwania dowodów pośrednich. Za pomocą metod interferometrycznych w Murchison Widefield Array (MWA) – sieci 2048 anten dipolowych – zaobserwowano wcięcie w kosmicznym tle mikrofalowym (CMB) o centralnej częstotliwości 78 MHz. Wynika ono z tego, że pierwsze gwiazdy musiały być silnym źródłem nadfioletu, który wpływając na atomy wodoru neutralnego, przez tzw. efekt Wouthuysena-Fielda powodował mocniejszą absorpcję fotonów kosmicznego promieniowania tła na linii widmowej odpowiadającej długości fali 21 centymetrów.
Jest to dowodem na istnienie gwiazd III populacji, które pojawiły się 180 milionów lat po Wielkim Wybuchu, kończąc wieki ciemne i rozpoczynając nowy etap w ewolucji Wszechświata. W obserwowanych przez nas galaktykach najpewniej już ich nie ma – jak dinozaury spełniły swoje zadanie i wymarły. Pojawiają się jednak hipotezy, że niektóre z nich mogły przetrwać w centralnych częściach galaktyk, jednak jak dotąd teorie te nie zostały potwierdzone. Poszukiwanie tych zagadkowych obiektów wpisano także w program obserwacji Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba.
Artykuł napisała Alicja Pietrzak.
