Enligt moderna kosmologiska modeller började universum i en katastrofhändelse känd som Big Bang. Detta skedde för ungefär 13,8 miljarder år sedan och följdes av en period av expansion och kylning. Under den tiden föddes de första väteatomerna som bildades som protoner och elektroner och fysikens grundläggande krafter föddes. Sedan, cirka 100 miljoner år efter Big Bang, började de första stjärnorna och galaxerna bildas.
Bildandet av de första stjärnorna var också det som möjliggjorde skapandet av tyngre element, och därför bildandet av planeter och allt liv som vi känner till det. Men tills nu, hur och när denna process ägde rum har i stort sett varit teoretisk eftersom astronomer inte visste var de äldsta stjärnorna i vår galax skulle hittas. Men tack vare en ny studie av ett team med spanska astronomer, har vi kanske just hittat den äldsta stjärnan i Vintergatan!
Studien, med titeln "J0815 + 4729: En kemiskt primitiv dvärgstjärna i den galaktiska halo som observerats med Gran Telescopio Canarias", dykte nyligen upp i The Astrophysical Journal Letters. Ledd av David S. Aguado från Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC) ingick teamet medlemmar från University of La Laguna och det spanska nationella forskningsrådet (CSIC).
Denna stjärna ligger ungefär 7 500 ljusår från solen och hittades i mjölkkanens halo längs siktlinjen till Lynxkonstellationen. Känd som J0815 + 4729, denna stjärna är fortfarande i sin huvudsekvens och har en låg massa, (cirka 0,7 solmassor), även om forskarteamet uppskattar att den har en yttemperatur som är ungefär 400 grader varmare - 6.215 K (5942 ° C; 10 727 ° F jämfört med 5778 K (5505 ° C; 9940 ° F).
För studiens skull letade teamet efter en stjärna som visade tecken på att vara metallfattig, vilket skulle indikera att det har varit i dess huvudsekvens under mycket lång tid. Teamet valde först J0815 + 4729 från Sloan Digital Sky Survey-III Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (SDSS-III / BOSS) och genomförde sedan uppföljande spektroskopiska undersökningar för att bestämma dess sammansättning (och därmed dess ålder).
Detta gjordes med hjälp av det mellanliggande spridningsspektrograf- och bildbehandlingssystemet (ISIS) vid William Herschel-teleskopet (WHT) och det optiska systemet för avbildning och integrerad spektroskopi med låg mellanliggande upplösning (OSIRIS) vid Gran Telescopio de Canarias (GTC), båda av som ligger vid Observatorio del Roque de los Muchachos på ön La Palma.
I överensstämmelse med vad modern teori förutspår, hittades stjärnan i den galaktiska gloria - den utökade komponenten i vår galax som når utöver den galaktiska skivan (den synliga delen). Det är i denna region som de äldsta och mest metallfattiga stjärnorna tros hittas i galaxer, varför teamet var säker på att en stjärna som går tillbaka till det tidiga universum skulle hittas här.
Som Jonay González Hernández - en professor från University of La Laguna, en medlem av IAC och en medförfattare på papperet - förklarade i ett IAC-pressmeddelande:
”Teorin förutspår att dessa stjärnor kunde använda material från de första supernovorna, vars förfäder var de första massiva stjärnorna i galaxen, cirka 300 miljoner år efter Big Bang. Trots dess ålder och avstånd från oss kan vi fortfarande observera det. ”
Spektra erhållna av både ISIS- och OSIRIS-instrumenten bekräftade att stjärnan var dålig i metaller, vilket indikerar att J0815 + 4729 endast har en miljondel av det kalcium och järn som solen innehåller. Dessutom märkte teamet också att stjärnan har en högre kolhalt än vår sol, och står för nästan 15% av dess solöverskridande (dvs det relativa överflödet av dess element).
Kort sagt kan J0815 + 4729 vara den mest järnfattiga och kolrika stjärnan som astronomer känner för närvarande. Dessutom var det svårt att upptäcka att det var ganska svårt eftersom stjärnan både är svag i ljusstyrka och begravdes inom en enorm mängd SDSS / BOSS arkivdata. Som Carlos Allende Prieto, en annan IAC-forskare och en medförfattare på tidningen, indikerade:
”Denna stjärna var bortkopplad i databasen för BOSS-projektet, bland en miljon stjärnspektra som vi har analyserat, vilket krävde en betydande observations- och beräkningsinsats. Det kräver högupplösta spektroskopi på stora teleskoper för att upptäcka de kemiska elementen i stjärnan, vilket kan hjälpa oss att förstå de första supernovorna och deras förfäder. ”
I en nära framtid förutspår teamet att nästa generations spektrografer kan möjliggöra ytterligare forskning som skulle avslöja mer om stjärnans kemiska överflöd. Sådana instrument inkluderar HORS högupplösta spektrograf, som för närvarande befinner sig i en provfas på Gran Telescopio Canarias (GTC).
"Att upptäcka litium ger oss viktig information relaterad till Big Bang-nukleosyntesen," sade Rafael Rebolo, chef för IAC och en medförfattare till tidningen. "Vi arbetar med en spektrograf av högupplöst och brett spektralområde för att mäta den detaljerade kemiska sammansättningen av stjärnor med unika egenskaper som J0815 + 4719."
Dessa framtida studier kommer säkert att vara en välsignelse för astronomer och kosmologer. Förutom att de var en chans att studera stjärnor som bildades när universum fortfarande var i sin barndom, kunde de ge ny inblick i universums tidiga stadier, bildandet av de första stjärnorna och egenskaperna hos de första supernovorna. Med andra ord skulle de lägga oss ett steg närmare för att veta hur universum som vi känner att det bildade och utvecklades.
