A csillagászok egy ősi, több mint 10 milliárd éves törpegalaxisban, a Pictor II-ben felfedeztek egy rendkívül ritka csillagot, amely a korai Univerzum első csillagainak kémiai ujjlenyomatát őrzi. A PicII-503 jelű objektum egy második generációs csillag, amelynek összetétele alapvetően eltér a Napunkétól vagy a modern csillagokétól. A felfedezés kulcsfontosságú betekintést nyújt abba, hogyan alakultak ki az első nehéz elemek a Világegyetem gyermekkorában.
A PicII-503 csillag vasat illetően körülbelül százezerszer szegényebb, mint a Napunk. Ez az extrém alacsony fémtartalom azt jelzi, hogy nagyon korán, az első csillagok szupernóva-robbanásaiból származó anyagból születhetett. A csillagászok számára ez egyfajta „kőlenyomat”, amely megőrizte az ősi, mára már teljesen eltűnt első generációs óriáscsillagok létrehozta elegyet. A felfedezés lehetővé teszi, hogy közvetlenül tanulmányozzuk az Univerzum első kohászati műhelyeinek termékeit.
A felfedezést a chilei Las Campanas Obszervatórium Magellan Távcsöve és az Európai Déli Obszervatórium (ESO) Nagyon Nagy Távcsöve (VLT) tette lehetővé részletes spektrális elemzéssel. A mérések kimutatták, hogy a csillag rendkívül gazdag szénben, ami egy meghatározó jellegzetessége az ilyen ősi, második generációs csillagoknak. Ez a szén-gazdagság fontos támpontot ad a szülőcsillagok halálának módjáról és a korai galaxisok kémiai fejlődéséről.
Az első csillagok nyomában
A Nagy Bumm utáni korai Univerzum sokkal egyszerűbb hely volt, mint ma. Az első csillagok kizárólag hidrogénből, héliumból és kis mennyiségű lítiumból álltak, hiszen ezek voltak az egyetlen létező elemek. A kalcium, az arany vagy a vas, amelyek a mai világunk alapkövei, még nem léteztek. Ezeket a nehezebb elemeket az első csillagok magjában kellett előállítani a magfúzió során.
Amikor ezek a masszív, első generációs csillagok életük végén felrobbantak, szupernóva-robbanásaik szétszórták a belsejükben kovácsolt nehezebb elemeket az űrbe. Ezekből az anyagokból formálódtak a következő generációs csillagok, és ez a ciklus ismétlődött, míg végül létrejött az összes elem, amelyet ma ismerünk. A PicII-503 egy ilyen, nagyon korai második generációs csillag, amelynek összetétele még nagyon közel áll az első szupernóvák által kibocsátott anyagéhoz.
A kutatók célja az volt, hogy olyan csillagokat találjanak, amelyek a lehető legkevesebb nehéz elemet tartalmazzák, mivel ezek az elemek csak idővel halmozódtak fel. Az ultrafényes törpegalaxisok, mint a Pictor II, ideális vadászterületnek bizonyultak, mivel kis méretük és izoláltságuk miatt kevés külső anyagot keveredhetett beléjük, így őrizték ősi állapotukat. A PicII-503 felfedezése ezen galaxisokban egy igazi nyeremény volt.
Gyenge robbanás, erős nyomok
A PicII-503 csillag szokatlan kémiai összetétele – az alacsony vas- és a magas széntartalom együttes jelenléte – fontos támpontot ad a szülőcsillagok halálának módját illetően. Egy elmélet szerint a nagyon masszív első csillagok nem mindig robbantak fel hatalmas erővel. Ezek a csillagok hagymahéjszerkezettel rendelkeztek, a könnyebb elemek (mint a szén) a külső rétegekben, a nehezebbek (mint a vas) pedig a magban.
Egy gyengébb szupernóva-robbanás során főleg a külső, szénben gazdag rétegek szóródtak szét, míg a nehéz elemeket tartalmazó mag visszazuhant fekete lyukká vagy neutroncsillaggá. Ez magyarázatot adna arra, hogy a PicII-503 miért olyan szénben gazdag, de vasban szegény. Ha a robbanás erőteljesebb lett volna, a mag anyaga is szétkerült volna, és a csillag vasat illetően gazdagabb lenne.
A felfedezés nem csupán egy izgalmas ősmaradvány, hanem egy hiányzó darabka a kozmikus képalkotásban. Megmagyarázza, hogy a Tejútrendszerünkben is talált, hasonlóan szénben gazdag ősi csillagok valószínűleg hogyan keletkezhettek. A PicII-503 egy ősi időkapu, amely lehetővé teszi, hogy közvetlenül megfigyeljük az Univerzum első korszakának kohászati folyamatait és megértsük, hogyan alakult ki abból a három egyszerű elemből a világ, amelyet ma ismerünk.
Forrás: Sci.news↗̱
© CTIO / NOIRLab / DOE / NSF / AURA / T.A. Rector, University of Alaska Anchorage & NSF’s NOIRLab / M. Zamani & D. de Martin, NSF’s NOIRLab / Anirudh Chiti / Alex Drlica-Wagner.
