En nyupptäckt röd jättestjärna är en relik från det tidiga universum - en stjärna som kan ha varit bland den andra generationen stjärnor som bildades efter Big Bang. Stjärnan ligger i dvärg galaxen Sculptor, cirka 290 000 ljusår bort, och har en anmärkningsvärt liknande kemisk sammansättning som Vintergatens äldsta stjärnor. Dess närvaro stöder teorin om att vår galax genomgick en "kannibal" fas och växte till sin nuvarande storlek genom att svälja dvärggalaxier och andra galaktiska byggstenar.
"Denna stjärna är troligen nästan lika gammal som universum i sig", säger astronom Anna Frebel från Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, huvudförfattare till Nature-dokumentet som rapporterar om upptäckten.
Dvärg galaxer är små galaxer med bara några miljarder stjärnor, jämfört med hundratals miljarder i Vintergatan. I galaxbildningens "bottom-up-modell" uppnådde stora galaxer sin storlek över
miljarder år genom att ta upp sina mindre grannar.
"Om du tittade på en tidsinställd film av vår galax, skulle du se en svärm av dvärggalaxier som surrar runt den som bin runt en bikupa," förklarade Frebel. "Med tiden krossade dessa galaxer ihop och blandade sina stjärnor för att skapa en stor galax - Vintergatan."
Om dvärggalaxier verkligen är byggstenarna för större galaxer, bör samma slags stjärnor hittas i båda typerna av galaxer, särskilt när det gäller gamla, ”metallfattiga” stjärnor. För astronomer är "metaller" kemiska element som är tyngre än väte eller helium. Eftersom de är produkter från stjärnutveckling var metaller sällsynta i det tidiga universum, och därför har gamla stjärnor en tendens att vara metallfattiga.
Gamla stjärnor i Vintergatan halo kan vara extremt metallfattiga, med metall överflöd 100.000 gånger sämre än i solen, som är en typisk yngre, metallrik stjärna. Undersökningar under det senaste decenniet har gjort
lyckades dock inte dyka upp några sådana extremt metallfattiga stjärnor i dvärggalaxier.
"Mjölkvägen tycktes ha stjärnor som var mycket mer primitiva än någon av stjärnorna i någon av dvärggalaxierna," säger medförfattare Josh Simon från observatorierna i Carnegie-institutionen. “Om dvärg
galaxer var de ursprungliga komponenterna i Vintergatan, då är det svårt att förstå varför de inte skulle ha liknande stjärnor. "
Teamet misstänkte att metoderna för att hitta metallfattiga stjärnor i dvärggalaxier var partiska på ett sätt som fick undersökningarna att missa de mest metallfattiga stjärnorna. Teammedlem Evan Kirby, en Caltech
astronom, utvecklade en metod för att uppskatta metallmängderna av stort antal stjärnor i taget, vilket gör det möjligt att effektivt söka efter de mest metallfattiga stjärnorna i dvärggalaxier.
”Det här var svårare än att hitta en nål i en höstack. Vi behövde hitta en nål i en bunt med nålar, ”sade Kirby. "Vi sorterade igenom hundratals kandidater för att hitta vårt mål."
Bland stjärnor som han hittade i Sculptor dvärggalaxen var en svag, 18-storleksfärg betecknad S1020549. Spektroskopiska mätningar av stjärnans ljus med Carnegies Magellan-Clay-teleskop i Las Campanas, Chile, bestämde att det skulle ha ett metallöverskridande som var 6 000 gånger lägre än solens; detta är fem gånger lägre än någon annan stjärna hittills i en dvärg galax.
Forskarna mätte S1020549: s totala metallöverskott från element som magnesium, kalcium, titan och järn. Det övergripande överflödsmönstret liknar de från gamla mjölkvägsstjärnor och ger det första observationsstödet till idén att dessa galaktiska stjärnor ursprungligen bildades i dvärggalaxier.
Forskarna räknar med att ytterligare sökningar kommer att upptäcka ytterligare metallfattiga stjärnor i dvärggalaxier, även om stjärnornas avstånd och svaghet utgör en utmaning för aktuella optiska teleskoper. Nästa generation av extremt stora optiska teleskop, såsom det föreslagna 24,5-meters jättemagellansteleskopet, utrustat med högupplösta spektrografer, kommer att öppna ett nytt fönster för att studera tillväxten av galaxer genom deras stjärnkemi.
Under tiden, säger Simon, är det extremt låga metallöverskottet i S1020549-studien ett viktigt steg mot att förstå hur vår galax monterades. ”Den ursprungliga idén att mjölkens halo
Vägen bildades genom att förstöra en hel del dvärggalaxier verkar verkligen vara korrekt. ”
Källa: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
