Ifølge moderne kosmologiske modeller begyndte universet i en katastrofebegivenhed kendt som Big Bang. Dette fandt sted for ca. 13,8 milliarder år siden og blev efterfulgt af en periode med ekspansion og afkøling. I løbet af denne tid blev de første hydrogenatomer dannet som protoner og elektroner kombineret, og de grundlæggende kræfter i fysik blev født. Derefter, omkring 100 millioner år efter Big Bang, begyndte de første stjerner og galakser at dannes.
Dannelsen af de første stjerner var også det, der muliggjorde oprettelse af tungere elementer, og derfor dannelsen af planeter og alt liv, som vi kender det. Indtil nu har imidlertid, hvordan og hvornår denne proces fandt sted, stort set været teoretisk, da astronomer ikke vidste, hvor de ældste stjerner i vores galakse skulle findes. Men takket være en ny undersøgelse fra et team af spanske astronomer har vi måske lige fundet den ældste stjerne i Mælkevejen!
Undersøgelsen med titlen “J0815 + 4729: En kemisk primitiv dværgstjerne i den galaktiske halo observeret med Gran Telescopio Canarias”, dukkede for nylig op i The Astrophysical Journal Letters. Under ledelse af David S. Aguado fra Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC) inkluderede teamet medlemmer fra University of La Laguna og det spanske nationale forskningsråd (CSIC).
Denne stjerne er beliggende ca. 7500 lysår fra solen og blev fundet i haloen på Mælkevejen langs synslinjen til Lynx-stjernebilledet. Kendt som J0815 + 4729, denne stjerne er stadig i dens hovedsekvens og har en lav masse (omkring 0,7 solmasser), skønt forskerteamet vurderer, at den har en overfladetemperatur, der er omkring 400 grader varmere - 6.215 K (5942 ° C; 10,727 ° F sammenlignet med 5778 K (5505 ° C; 9940 ° F).
Af hensyn til deres undersøgelse ledte holdet efter en stjerne, der viste tegn på at være metalfattig, hvilket kunne indikere, at den har været i dens hovedsekvens i meget lang tid. Holdet valgte først J0815 + 4729 fra Sloan Digital Sky Survey-III Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (SDSS-III / BOSS) og gennemførte derefter opfølgende spektroskopiske undersøgelser for at bestemme dens sammensætning (og dermed dens alder).
Dette blev gjort ved hjælp af det mellemliggende spredningsspektrografi og billeddannelsessystem (ISIS) ved William Herschel-teleskopet (WHT) og det optiske system til billeddannelse og integreret spektroskopi med lav mellemopløsning (OSIRIS) ved Gran Telescopio de Canarias (GTC), begge som ligger ved Observatorio del Roque de los Muchachos på øen La Palma.
I overensstemmelse med hvad moderne teori forudsiger, blev stjernen fundet i den galaktiske glorie - den udvidede komponent i vores galakse, der når ud over den galaktiske disk (den synlige del). Det er i denne region, at de ældste og mest metalfattige stjerner antages at findes i galakser, hvorfor holdet var overbevist om, at en stjerne, der dateres tilbage til det tidlige univers, ville findes her.
Som Jonay González Hernández - en professor fra University of La Laguna, et medlem af IAC og en medforfatter på papiret - forklarede i en pressemeddelelse fra IAC:
”Teori forudsiger, at disse stjerner kunne bruge materiale fra de første supernovaer, hvis forfædre var de første massive stjerner i galaksen, omkring 300 millioner år efter Big Bang. På trods af sin alder og dens afstand væk fra os, kan vi stadig observere den. ”
Spektre opnået med både ISIS- og OSIRIS-instrumenterne bekræftede, at stjernen var dårlig i metaller, hvilket indikerer, at J0815 + 4729 kun har en milliondel af det calcium og jern, som solen indeholder. Derudover bemærkede teamet også, at stjernen har et højere kulstofindhold end vores sol, og tegner sig for næsten 15% procent af dens solforekomst (dvs. den relative overflod af dens elementer).
Kort sagt, J0815 + 4729 er muligvis den mest jernfattige og kulstofrige stjerne, der i øjeblikket er kendt af astronomer. Desuden fandt det, at det var temmelig vanskeligt, da stjernen begge er svag i lysstyrke og blev begravet inden for en massiv mængde SDSS / BOSS arkivdata. Som Carlos Allende Prieto, en anden IAC-forsker og en medforfatter på papiret, angav:
”Denne stjerne blev gemt væk i databasen for BOSS-projektet, blandt en million stjernespektre, som vi har analyseret, hvilket krævede en betydelig observations- og beregningsindsats. Det kræver højopløsningsspektroskopi på store teleskoper for at detektere de kemiske elementer i stjernen, hvilket kan hjælpe os med at forstå de første supernovaer og deres forfædre. ”
I den nærmeste fremtid forudsiger teamet, at næste generations spektrografer kunne give mulighed for yderligere forskning, der ville afsløre mere om stjernens kemiske forekomster. Sådanne instrumenter inkluderer HORS-højopløsningsspektrograf, som for tiden er i en prøvefase på Gran Telescopio Canarias (GTC).
”Påvisning af litium giver os vigtige oplysninger i forbindelse med Big Bang-nukleosyntesen,” sagde Rafael Rebolo, direktøren for IAC og en medforfatter til papiret. ”Vi arbejder på en spektrograf med høj opløsning og bredt spektralområde for at måle den detaljerede kemiske sammensætning af stjerner med unikke egenskaber som J0815 + 4719.”
Disse fremtidige studier vil helt sikkert være en velsignelse for astronomer og kosmologer. Ud over at være en chance for at studere stjerner, der dannede sig, da universet stadig var i sin spædbarn, kunne de give ny indsigt i universets tidlige stadier, dannelsen af de første stjerner og egenskaberne ved de første supernovaer. Med andre ord, de ville sætte os et skridt tættere på at vide, hvordan universet, som vi kender det dannede og udviklede sig.
