En nyoppdaget rød gigantstjerne er en relikvie fra det tidlige universet - en stjerne som kan ha vært blant den andre generasjonen stjerner som ble dannet etter Big Bang. Stjernen ligger i dverggalaksen Sculptor, omtrent 290 000 lysår unna, og har en bemerkelsesverdig lik kjemisk sminke som Melkeveiens eldste stjerner. Dens tilstedeværelse støtter teorien om at vår galakse gjennomgikk en "kannibal" fase, og vokste til sin nåværende størrelse ved å svelge dverggalakser og andre galaktiske byggesteiner.
"Denne stjernen er sannsynligvis nesten like gammel som selve universet," sa astronom Anna Frebel fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, hovedforfatter av Nature-papiret som rapporterer om funnet.
Dverggalakser er små galakser med bare noen få milliarder stjerner, sammenlignet med hundrevis av milliarder i Melkeveien. I "bottom-up-modellen" av galakseformasjon oppnådde store galakser sin størrelse over
milliarder av år ved å absorbere sine mindre naboer.
"Hvis du så en tid-forfall-film av galaksen vår, ville du se en sverm av dverggalakser som surret rundt den som bier rundt en bikube," forklarte Frebel. "Med tiden smadret galaksen sammen og blandet stjernene sine for å lage en stor galakse - Melkeveien."
Hvis dverggalakser virkelig er byggesteinene til større galakser, bør de samme slags stjerner finnes i begge slags galakser, spesielt når det gjelder gamle "metallfattige" stjerner. For astronomer er “metaller” kjemiske elementer som er tyngre enn hydrogen eller helium. Fordi de er produkter fra fantastisk evolusjon, var metaller sjeldne i det tidlige universet, og derfor har gamle stjerner en tendens til å være metallfattige.
Gamle stjerner i Melkeveiens glorie kan være ekstremt metallfattige, med metallforekomster 100 000 ganger fattigere enn i Solen, som er en typisk yngre, metallrik stjerne. Undersøkelser det siste tiåret har gjort
klarte imidlertid ikke å få opp slike ekstremt metallfattige stjerner i dverggalakser.
"Melkeveien så ut til å ha stjerner som var mye mer primitive enn noen av stjernene i noen av dverggalaksen," sier medforfatter Josh Simon fra Observatories of the Carnegie Institution. “Hvis dverg
galakser var de opprinnelige komponentene i Melkeveien, da er det vanskelig å forstå hvorfor de ikke ville ha lignende stjerner. "
Teamet mistenkte at metodene som ble brukt for å finne metallfattige stjerner i dverggalakser var partiske på en måte som fikk undersøkelsene til å savne de mest metallfattige stjernene. Teammedlem Evan Kirby, en Caltech
astronom, utviklet en metode for å estimere metallforekomsten av stort antall stjerner om gangen, noe som gjorde det mulig å effektivt søke etter de mest metallfattige stjernene i dverggalakser.
“Dette var vanskeligere enn å finne en nål i en høystakk. Vi trengte å finne en nål i en bunke med nåler, ”sa Kirby. "Vi sorterte gjennom hundrevis av kandidater for å finne målet vårt."
Blant stjerner han fant i Sculptor dverggalaksen, var en svak, 18-magnitude-flekken betegnet S1020549. Spektroskopiske målinger av stjernens lys med Carnegies Magellan-Clay-teleskop i Las Campanas, Chile, bestemte at den hadde en metallforekomst 6000 ganger lavere enn solen; dette er fem ganger lavere enn noen annen stjerne som hittil er funnet i en dverggalakse.
Forskerne målte S1020549s totale metallforekomst fra elementer som magnesium, kalsium, titan og jern. Det generelle overflodsmønsteret ligner de fra gamle Melkeveiens stjerner, og gir den første observasjonsstøtten til ideen om at disse galaktiske stjernene opprinnelig dannet seg i dverggalakser.
Forskerne forventer at videre søk vil oppdage flere metallfattige stjerner i dverggalakser, selv om avstanden og besvimelsen til stjernene utgjør en utfordring for nåværende optiske teleskoper. Den neste generasjonen ekstremt store optiske teleskoper, som det foreslåtte 24,5 meter store gigantiske teleskopet, utstyrt med høyoppløselige spektrografer, vil åpne et nytt vindu for å studere veksten av galakser gjennom kjemiene til stjernene deres.
I mellomtiden, sier Simon, er den ekstremt lave metallforekomsten i S1020549-studiet et viktig skritt i retning av å forstå hvordan galaksen vår ble satt sammen. “Den opprinnelige ideen om at haloen til Melka
Veien ble dannet ved å ødelegge mange dverggalakser ser ut til å være riktig. ”
Kilde: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
