I følge moderne kosmologiske modeller begynte universet i en katastrofebegivenhet kjent som Big Bang. Dette skjedde for omtrent 13,8 milliarder år siden, og ble fulgt av en periode med utvidelse og avkjøling. I løpet av den tiden ble de første hydrogenatomene dannet som protoner og elektroner kombinert og fysikkens grunnleggende krefter ble født. Så, rundt 100 millioner år etter Big Bang, at de første stjernene og galakser begynte å danne seg.
Dannelsen av de første stjernene var også det som tillot opprettelse av tyngre elementer, og derfor dannelsen av planeter og alt liv slik vi kjenner det. Frem til nå har imidlertid hvordan og når denne prosessen skjedde stort sett vært teoretisk siden astronomene ikke visste hvor de eldste stjernene i vår galakse skulle bli funnet. Men takket være en ny studie fra et team med spanske astronomer, har vi kanskje nettopp funnet den eldste stjernen i Melkeveien!
Studien, med tittelen “J0815 + 4729: En kjemisk primitiv dvergstjerne i den galaktiske haloen observert med Gran Telescopio Canarias”, dukket nylig opp i The Astrophysical Journal Letters. Anført av David S. Aguado fra Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC), teamet inkluderte medlemmer fra University of La Laguna og det spanske nasjonale forskningsrådet (CSIC).
Denne stjernen ligger omtrent 7500 lysår fra sola, og ble funnet i glorie av Melkeveien langs siktlinjen til Lynx-stjernebildet. Kjent som J0815 + 4729, er denne stjernen fremdeles i hovedsekvensen og har en lav masse (rundt 0,7 solmasser), selv om forskerteamet anslår at den har en overflatetemperatur som er omtrent 400 grader varmere - 6.215 K (5942 ° C, 10,727 ° F, sammenlignet med 5778 K (5505 ° C; 9940 ° F).
For studiens skyld var teamet på jakt etter en stjerne som viste tegn til å være metallfattig, noe som skulle indikere at den har vært i hovedsekvensen i veldig lang tid. Teamet valgte først J0815 + 4729 fra Sloan Digital Sky Survey-III Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (SDSS-III / BOSS) og gjennomførte deretter oppfølgende spektroskopiske undersøkelser for å bestemme sammensetningen (og derav dens alder).
Dette ble gjort ved bruk av det mellomliggende spredningsspektrografi og avbildningssystemet (ISIS) ved William Herschel-teleskopet (WHT) og det optiske systemet for avbildning og integrert spektroskopi med lav mellomoppløsning (OSIRIS) ved Gran Telescopio de Canarias (GTC), begge av som ligger ved Observatorio del Roque de los Muchachos på øya La Palma.
I samsvar med hva moderne teori forutsier, ble stjernen funnet i den galaktiske glorie - den utvidede komponenten i galaksen vår som når utover den galaktiske disken (den synlige delen). Det er i denne regionen det antas at de eldste og mest metallfattige stjernene er funnet i galakser, og derfor grunnet teamet til å være trygg på at en stjerne som stammer fra det tidlige universet her.
Som Jonay González Hernández - en professor fra University of La Laguna, et medlem av IAC og en medforfatter på papiret - forklarte i en pressemelding fra IAC:
Teori spår at disse stjernene kunne bruke materiale fra de første supernovaene, hvis forfedre var de første massive stjernene i galaksen, rundt 300 millioner år etter Big Bang. På tross av sin alder og avstanden fra oss, kan vi fortsatt se den. ”
Spektra oppnådd av både ISIS og OSIRIS instrumenter bekreftet at stjernen var dårlig i metaller, noe som indikerer at J0815 + 4729 bare har en milliondel av kalsium og jern som solen inneholder. I tillegg merket teamet også at stjernen har et høyere karboninnhold enn vår sol, og utgjorde nesten 15% prosent av solens overflod (dvs. den relative mengden av elementene).
Kort sagt, J0815 + 4729 kan være den mest jernfattige og karbonrike stjernen som astronomene for tiden kjenner. Dessuten var det vanskelig å finne det fordi stjernen begge er svak i lysstyrke og ble begravet i en enorm mengde SDSS / BOSS arkivdata. Som Carlos Allende Prieto, en annen IAC-forsker og en medforfatter på papiret, indikerte:
“Denne stjernen ble gjemt bort i databasen til BOSS-prosjektet, blant en million stjernespektre som vi har analysert, noe som krever en betydelig observasjons- og beregningsinnsats. Det krever høyoppløselig spektroskopi på store teleskoper for å oppdage de kjemiske elementene i stjernen, noe som kan hjelpe oss å forstå de første supernovaene og deres forfedre. ”
I nærmeste fremtid spår teamet at neste generasjons spektrografer kan gi rom for videre forskning som kan avsløre mer om stjernens kjemiske forekomster. Slike instrumenter inkluderer HORS-høyoppløselig spektrograf, som for tiden er i en prøvefase på Gran Telescopio Canarias (GTC).
"Å oppdage litium gir oss viktig informasjon relatert til Big Bang-nukleosyntese," sa Rafael Rebolo, direktøren for IAC og en medforfatter av papiret. "Vi jobber med en spektrograf av høyoppløselig og bredt spektralområde for å måle den detaljerte kjemiske sammensetningen av stjerner med unike egenskaper som J0815 + 4719."
Disse fremtidige studiene vil garantert være en velsignelse for astronomer og kosmologer. I tillegg til å være en sjanse til å studere stjerner som dannet seg da universet fremdeles var i sin spede begynnelse, kunne de gi ny innsikt i de tidlige stadiene i universet, dannelsen av de første stjernene og egenskapene til de første supernovene. Med andre ord, de ville sette oss et skritt nærmere å vite hvordan universet slik vi kjenner det dannet og utviklet seg.
