Zgodnie ze współczesnymi modelami kosmologicznymi Wszechświat rozpoczął się w katastrofie znanej jako Wielki Wybuch. Miało to miejsce około 13,8 miliarda lat temu, a następnie nastąpił okres ekspansji i chłodzenia. W tym czasie powstały pierwsze atomy wodoru połączone ze sobą protony i elektrony i narodziły się podstawowe siły fizyki. Następnie, około 100 milionów lat po Wielkim Wybuchu, zaczęły powstawać pierwsze gwiazdy i galaktyki.
Formowanie się pierwszych gwiazd było również tym, co pozwalało na tworzenie cięższych pierwiastków, a zatem powstawanie planet i całego życia, jakie znamy. Jednak do tej pory, jak i kiedy ten proces miał miejsce, było w dużej mierze teoretyczne, ponieważ astronomowie nie wiedzieli, gdzie można znaleźć najstarsze gwiazdy w naszej galaktyce. Ale dzięki nowym badaniom zespołu hiszpańskich astronomów mogliśmy właśnie znaleźć najstarszą gwiazdę w Drodze Mlecznej!
Badanie, zatytułowane „J0815 + 4729: Chemicznie prymitywna gwiazda karłowata w Galaktycznej Aureoli obserwowanej na Gran Telescopio Canarias”, niedawno pojawiło się w The Astrophysical Journal Letters. Zespół, kierowany przez Davida S. Aguado z Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC), obejmował członków z Uniwersytetu La Laguna i Hiszpańskiej Narodowej Rady ds. Badań Naukowych (CSIC).
Gwiazda ta znajduje się około 7500 lat świetlnych od Słońca i została znaleziona w halo Drogi Mlecznej wzdłuż linii wzroku do konstelacji Rysia. Znana jako J0815 + 4729, gwiazda ta wciąż znajduje się w głównej sekwencji i ma małą masę (około 0,7 mas Słońca), chociaż zespół badawczy szacuje, że jej temperatura powierzchni jest o około 400 stopni wyższa - 6215 K (5942 ° C; 10 727 ° F) w porównaniu do 5778 K (5505 ° C; 9940 ° F).
Ze względu na ich badania zespół szukał gwiazdy, która wykazywałaby oznaki ubogich w metal, co wskazywałoby, że jest w swojej głównej sekwencji od bardzo dawna. Zespół najpierw wybrał J0815 + 4729 z Sloan Digital Sky Survey-III Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (SDSS-III / BOSS), a następnie przeprowadził dalsze badania spektroskopowe w celu ustalenia jego składu (a zatem i wieku).
Dokonano tego przy użyciu pośredniego spektrografu dyspersyjnego i systemu obrazowania (ISIS) w teleskopie Williama Herschela (WHT) oraz układu optycznego do obrazowania i zintegrowanej spektroskopii niskiej rozdzielczości (OSIRIS) w Gran Telescopio de Canarias (GTC), oba które znajdują się w Observatorio del Roque de los Muchachos na wyspie La Palma.
Zgodnie z przewidywaniami współczesnej teorii gwiazda została znaleziona w halo galaktycznym - rozszerzonym składniku naszej galaktyki, który sięga poza dysk galaktyczny (część widzialna). W tym regionie uważa się, że najstarsze i najbardziej ubogie w metal gwiazdy znajdują się w galaktykach, dlatego zespół był pewien, że znajdzie się tutaj gwiazda pochodząca z wczesnego Wszechświata.
Jak wyjaśnił Jonay González Hernández - profesor z Uniwersytetu La Laguna, członek IAC i współautor publikacji - w komunikacie prasowym IAC:
„Teoria przewiduje, że gwiazdy te mogłyby wykorzystać materiał z pierwszych supernowych, których prekursory były pierwszymi masywnymi gwiazdami w galaktyce, około 300 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Mimo jego wieku i odległości od nas nadal możemy to obserwować. ”
Widma uzyskane zarówno z instrumentów ISIS, jak i OSIRIS potwierdziły, że gwiazda była uboga w metale, co wskazuje, że J0815 + 4729 ma tylko jedną milionową wapnia i żelaza, które zawiera Słońce. Ponadto zespół zauważył, że gwiazda ma wyższą zawartość węgla niż nasze Słońce, co stanowi prawie 15% procent jej obfitości słonecznej (tj. Względnej obfitości jej pierwiastków).
W skrócie, J0815 + 4729 może być najbardziej ubogą w żelazo i bogatą w węgiel gwiazdą znaną obecnie astronomom. Co więcej, znalezienie tego było dość trudne, ponieważ gwiazda ma zarówno słabą jasność, jak i została pochowana w ogromnej ilości danych archiwalnych SDSS / BOSS. Jak Carlos Allende Prieto, inny badacz IAC i współautor na papierze, wskazał:
„Ta gwiazda została schowana w bazie danych projektu BOSS, wśród miliona widm gwiazd, które przeanalizowaliśmy, co wymagało znacznego wysiłku obserwacyjnego i obliczeniowego. Wymaga spektroskopii w wysokiej rozdzielczości na dużych teleskopach, aby wykryć pierwiastki chemiczne w gwieździe, co może pomóc nam zrozumieć pierwsze supernowe i ich prekursory. ”
W niedalekiej przyszłości zespół przewiduje, że spektrografy nowej generacji mogą pozwolić na dalsze badania, które ujawnią więcej na temat obfitości chemicznej gwiazdy. Takie instrumenty obejmują spektrograf wysokiej rozdzielczości HORS, który jest obecnie w fazie próbnej na Gran Telescopio Canarias (GTC).
„Wykrywanie litu dostarcza nam kluczowych informacji związanych z nukleosyntezą Wielkiego Wybuchu” - powiedział Rafael Rebolo, dyrektor IAC i współautor artykułu. „Pracujemy nad spektrografem o wysokiej rozdzielczości i szerokim zakresie widmowym, aby zmierzyć szczegółowy skład chemiczny gwiazd o unikalnych właściwościach, takich jak J0815 + 4719”.
Te przyszłe badania z pewnością będą dobrodziejstwem dla astronomów i kosmologów. Oprócz możliwości zbadania gwiazd, które powstały, gdy Wszechświat był jeszcze w powijakach, mogły one zapewnić nowy wgląd we wczesne stadia wszechświata, powstawanie pierwszych gwiazd i właściwości pierwszych supernowych. Innymi słowy, postawiliby nas o krok bliżej, aby wiedzieć, jak wszechświat, jaki znamy, uformował się i ewoluował.
