I henhold til den mest accepterede kosmologiske teori dannede de første stjerner i vores univers ca. 150 til 1 milliard år efter Big Bang. Med tiden begyndte disse stjerner at mødes for at danne kugleformede klynger, der langsomt samles sammen for at danne de første galakser - inklusive vores helt egen Mælkevej. I nogen tid har astronomer konstateret, at denne proces begyndte for vores galakse for ca. 13,51 milliarder år siden.
I overensstemmelse med denne teori mente astronomer, at de ældste stjerner i universet var kortvarige massive, der siden er døde. Imidlertid opdagede et team af astronomer fra Johns Hopking University for nylig en lavmasse stjerne i Mælkevejens ”tynde disk”, der er cirka 13,5 milliarder år gammel. Denne opdagelse indikerer, at nogle af de tidligste stjerner i universet kunne være i live og tilgængelige til undersøgelse.
Denne stjerne blev opdaget som en ledsager til 2MASS J18082002–5104378, et underliggende middel, der ligger cirka 1.950 lysår fra Jorden (i stjernebilledet Ara) og har et lavt metalindhold (metallicitet). Da det blev observeret første gang i 2016, bemærkede opdagelsesholdet usædvanlig opførsel, som de tilskrev eksistensen af en usynlig ledsager - muligvis en neutronstjerne eller et sort hul.
Af hensyn til deres undersøgelse, som for nylig blev offentliggjort i The Astrophysical Journal, John Hopkins-teamet observerede dette stjernesystem mellem 2016 og 2017 ved hjælp af Magellan-teleskoper ved Las Campanas-observatoriet i Chile. Efter at have observeret spektre fra systemet, var de i stand til at skelne på tilstedeværelsen af en ekstremt svag sekundærstjerne, der siden er blevet betegnet 2MASS J18082002–5104378 B.
Kombineret med radialhastighedsmålinger af dets primære, som gav massestimeringer, bestemte holdet, at stjernen er en lavmasse, ekstrem lav metallicitetsstjerne. Baseret på det lave metalindhold bestemte de også, at det er 13,5 milliarder år gammelt, hvilket gør den til den ældste ultra-fattige metalstjerne, der er opdaget til dato. Dette betyder, at i kosmiske termer er stjernen en enkelt generation fjernet fra Big Bang.
Som Kevin Schlaufman - en adjunkt i fysik og astronomi og hovedforfatteren af undersøgelsen - antydede i en pressemeddelelse fra JHU Hub, var dette et ekstremt uventet fund. ”Denne stjerne er måske en ud af 10 millioner,” sagde han. ”Det fortæller os noget meget vigtigt om de første generationer af stjerner.”
Mens astronomer tidligere har fundet 30 gamle ultra-metalfattige stjerner, havde hver af dem den omtrentlige masse af Solen. Stjernen Schlaufman og hans team fandt imidlertid kun 14% af solens masse (hvilket gør det til en M-type rød dværg). Derudover viste det sig, at alle de tidligere opdagede ultra-lave metallicitetsstjerner i vores galakse havde kredsløb, der generelt førte dem langt til det galaktiske plan.
Dette nyligt opdagede stjernesystem kredser imidlertid vores galakse på en cirkulær bane (som vores sol), som holder sin relativt tæt på planet. Denne opdagelse udfordrer en række astronomiske konventioner og åbner også nogle meget interessante muligheder for astronomer.
For eksempel har astronomer længe teoretiseret, at de tidligste stjerner, der blev dannet efter Big Bang (kendt som Befolkning III-stjerner), ville have været sammensat fuldstændigt af de mest basale elementer - dvs. brint, helium og små mængder lithium. Disse stjerner producerede derefter tungere elementer i deres kerner, der blev frigivet i universet, da de nåede slutningen af deres levetid og eksploderede som supernovaer.
Den næste generation af stjerner, der skulle dannes, var primært sammensat af de samme grundelementer, men inkluderede også skyer af disse tungere elementer fra den forrige generation af stjerner i deres makeup. Disse stjerner skabte mere tunge elementer, som de derefter frigav i slutningen af deres levetid, hvilket gradvist øgede metalliciteten af stjerner i universet med hver efterfølgende generation.
Kort sagt troede astronomer indtil så sent som i slutningen af 1990'erne, at alle de tidligste stjerner (som ville have været massiv og kortvarig) er længe uddøde. I de senere årtier er der udført astronomiske simuleringer, der har indikeret, at stjerner med lav masse fra den tidligste generation stadig kunne eksistere. I modsætning til kæmpe stjerner kan lavmasse dværge (såsom røde dværge) leve i op til billioner af år.
Opdagelsen af denne nye ultra-metalfattige stjerne bekræfter ikke kun denne mulighed, men det indikerer, at der kunne mange flere stjerner i vores galakse, der har meget lave masser og meget lav metallicitet - hvilket faktisk kunne være nogle af Universets allerførste stjerner . Som Schlaufman anførte:
”Hvis vores slutning er korrekt, kan stjerner med lav masse, der udelukkende har en sammensætning, resultatet af Big Bang, eksistere. Selvom vi endnu ikke har fundet et lignende objekt i vores galakse, kan det eksistere. ”
Hvis det er sandt, kunne dette give astronomer mulighed for at studere, hvordan forholdene var kort efter Big Bang og inden afslutningen af ”Dark Ages”. Denne periode, der varede indtil ca. 1 milliard år efter Big Bang, er også, når de tidligste stjerner og galakser begyndte at dannes, men er stadig utilgængelige for vores mest magtfulde teleskoper. Men med stjerner, der overlever fra denne meget tidlige periode med kosmisk udvikling, kan astronomer endelig have et vindue ind i denne mystiske epoke.
Sørg for at nyde denne video af det, der illustrerer 2MASS J18082002–5104378 B 's kredsløb omkring Mælkevejen, takket være JHU:
