Odkryto dwudziestokrotnie uboższą w metale gwiazdę, niż dotychczas znana rekordzistka. HE0107-5240, bo taką nazwę nosi obserwowany obiekt, ma aż 200 tysięcy razy mniej metali niż nasze Słońce – informuje najnowszy numer tygodnika “Nature”.

Historia powstawania pierwszych gwiazd wciąż kryje przed astronomami wiele tajemnic. Podczas pierwszych minut po powstaniu Wszechświata – Wielkim Wybuchu – jego olbrzymia temperatura i gęstość pozwoliły na syntezę jąder helu i bardzo niewielkich ilości następnego pierwiastka w układzie okresowym, litu.

Wszystkie pierwiastki poza wodorem, helem i litem powstały we wnętrzu kolejnych pokoleń gwiazd.

W obecnym Wszechświecie reakcje termojądrowe zachodzące we wnętrzach masywnych gwiazd są w stanie wyprodukować dużo pierwiastków ciężkich, zwanych przez astronomów metalami (astronomowie nazywają metalami wszystkie pierwiastki cięższe od wodoru i helu). Zawartość metali w gwiazdach daje nam więc informację o tym, w jakiej epoce narodził się dany obiekt.

Astronomowie dzielą więc gwiazdy zasadniczo na dwie populacje. Populacja I to gwiazdy młode o stosunkowo dużej zawartości metali. Do nich zalicza się mające 5 miliardów lat Słońce. Populacja II gwiazd to obiekty bardzo stare, których wiek przekracza często 10 miliardów lat. Gwiazdy te znajdują się przeważnie w halo naszej Galaktyki oraz w gromadach kulistych i zawierają nawet ponad stukrotnie mniej metali niż Słońce.

Mimo wszystko nawet tak niewielka zawartość metali, jaką obserwujemy w gwiazdach Populacji II, jest wyraźnie większa niż zawartość pierwotnej materii utworzonej po Wielkim Wybuchu. Niektórzy astronomowie sugerują więc, że gaz, z którego powstały gwiazdy Populacji II, został już wstępnie przetworzony przez gwiazdy Populacji III. Miały to być bardzo masywne obiekty, które błyskawicznie przetworzyły część swojego wodoru i helu w pierwiastki ciężkie i rozrzuciły je po Kosmosie, eksplodując w ogromnych wybuchach supernowych.

Dotychczas nie udało się nam znaleźć ani jednej gwiazdy o zawartości metali mniejszej od 1/10000 metaliczności Słońca. Najnowszy numer czasopisma “Nature” przynosi artykuł grupy astronomów kierowanej przez N. Christlieba z Hamburger Sternwarte w Niemczech, który wydaje się być przełomem w tej dziedzinie.

Grupa ta obserwowała znajdującą się na południowym niebie w gwiazdozbiorze Feniksa, odległą od nas o około 36 tysięcy lat świetlnych, gwiazdę HE0107-5240. Jej dokładna fotometria i spektroskopia uzyskana za pomocą 2,3-metrowego teleskopu Siding Spring Observatory i 8-metrowego teleskopu VLT w Chile pozwoliła na oszacowanie jej parametrów.

Wydaje się więc, że masa obiektu wynosi 0,8 masy Słońca, a jego wiek jest większy niż 12 miliardów lat. Najbardziej zaskakująca okazała się jednak ocena metaliczności. Okazało się bowiem, że HE0107-5240 zawiera 200 tysięcy razy mniej metali niż nasze Słońce, co czyni ją najbardziej ubogą w metale gwiazdą, jaką znamy.

HE0107-5240 wydaje się być pierwszym znanym nam bezpośrednio obiektem należącym do Populacji III. Jej dokładne badania mogą pozwolić nam dokładniej oszacować skład chemiczny materii powstałej tuż po Wielkim Wybuchu.

Odkrycie HE0107-5240 może pomóc znaleźć odpowiedź na pytanie jak prędko utworzyły się pierwsze gwiazdy i na ile były podobne do ich obecnego pokolenia.

Odkrycie stanowi przełom w jeszcze jednej kwestii. Astronomowie uważają, że pierwsze gwiazdy musiały być o wiele masywniejsze od obecnych, ponieważ brak cięższych pierwiastków niezwykle utrudniał rozpoczęcie procesu syntezy termojądrowej. Do zapalenia wodoru dochodziło dopiero wewnątrz wyjątkowo dużych i masywnych gwiazd. Ich masa mogła aż stukrotnie przekraczać masę Słońca.

Odkrycie HE 0107-5240 zaskakuje, bowiem oznacza, że nawet przy tak małej zawartości ciężkich pierwiastków mogą się tworzyć niezbyt masywne gwiazdy. Wiele dotychczasowych modeli tworzenia się gwiazd trzeba więc będzie jeszcze raz przemyśleć.

Odkrycie HE 0107-5240 budzi też nadzieję na znalezienie niezbyt masywnej (a więc długowiecznej) gwiazdy utworzonej wyłącznie z pierwiastków powstałych tuż po Wielkim Wybuchu. Zbadanie tego rodzaju obiektu dostarczyłoby wręcz nieocenionych informacji o składzie i ewolucji naszego Wszechświata.

Autor

Marcin Marszałek