Dodano: 05 sierpień 2019r.

Gwiazda niemal tak stara jak Wszechświat

Około 35 tys. lat świetlnych od nas astronomowie zlokalizowali jedną z najstarszych gwiazd we Wszechświecie. Badacze twierdzą, że powstała zaledwie kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu.

 

Czerwony olbrzym ukrywający się pod nazwą SMSS J160540.18–144323.1 najprawdopodobniej należy do drugiej generacji gwiazd, które powstały po narodzinach Wszechświata 13,8 miliarda lat temu – przekonują astronomowie. Wiek gwiazdy badacze określili na podstawie rekordowo niskiej ilości żelaza w analizie widma.

- Ta niesamowicie anemiczna gwiazda, która prawdopodobnie powstała zaledwie kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu, ma zawartość żelaza 1,5 miliona razy niższą od naszego Słońca - wyjaśnił Thomas Nordlander z Australian National University. - To jak jedna kropla wody w basenie olimpijskim – dodał.

 

Wyniki prac naukowców pod kierunkiem Nordlandera ukazały się na łamach pisma „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”.

W jaki sposób określić wiek gwiazdy? Obecnie wiodąca teoria mówi, że we wczesnym Wszechświecie nie było metali. Pierwsze gwiazdy składały się głównie z wodoru i helu i były prawdopodobnie bardzo masywne, bardzo gorące i żyły krótko. Te gwiazdy zalicza są do tzw. trzeciej populacji gwiazd i nigdy ich nie widzieliśmy. Astronomowie wyróżniają trzy populacje gwiazd. Te najmłodsze należą do pierwszej populacji, starsze do drugiej, a najstarsze do trzeciej populacji.

Gwiazdy są „zasilane” przez syntezę jądrową, w której jądra atomowe lżejszych pierwiastków łączą się, tworząc cięższe. W mniejszych gwiazdach jest to głównie fuzja wodoru z helem. Ale w większych gwiazdach - takich jak gwiazdy z trzeciej populacji – mogą powstawać cięższe pierwiastki do żelaza włącznie.

Kiedy takie gwiazdy kończą swoje życie spektakularnymi eksplozjami supernowych, wyrzucają te pierwiastki wokół siebie. Nowe gwiazdy powstają z materiału obecnego już we Wszechświecie, czyli z pozostałości wcześniejszych gwiazd. Pierwiastki w nich obecne - a zatem ilość metalu zawartego w gwieździe - są wiarygodnym wskaźnikiem okresu ich powstania.

Na przykład wiemy, że Słońce ma w sobie mnóstwo ciężkich pierwiastków, co pozwala wywnioskować, że powstało z materii wielu pokoleń wcześniejszych gwiazd. Badacze szacują, że nasza gwiazda macierzysta powstała około 100 tys. pokoleń gwiazd od Wielkiego Wybuchu.

Ale znaleźliśmy inne gwiazdy na Drodze Mlecznej, które mają niską zawartość metali, co wskazuje na wczesne pochodzenie. Jednym z takich obiektów jest 2MASS J18082002–5104378 B, poprzedni rekordzista jeśli chodzi o najniższą zawartość żelaza. Ale nowo odkryta gwiazda SMSS J160540.18–144323.1 ma go jeszcze mniej.

Jest mało prawdopodobne, aby jakiekolwiek gwiazdy z trzeciej populacji przetrwały wystarczająco długo, abyśmy mogli je zbadać. Ale dzięki późniejszym gwiazdom można cokolwiek na ich temat powiedzieć.

Naukowcy uważają, że gwiazda, która nadała SMSS J160540.18–144323.1 żelazo, miała stosunkowo małą masę dla wczesnego Wszechświata, tylko około 10 razy większą niż masa Słońca. To wystarczająca masa, aby po stosunkowo słabej supernowej utworzyć gwiazdę neutronową i zespół badaczy uważa, że tak właśnie się stało.

Do stworzenia cięższych pierwiastków wymagane jest ekstremalne środowisko, które może zapewnić wybuch supernowej. To właśnie tam może wystąpić łańcuch reakcji znany jako proces r (r-process, rapid neutron captures process), w którym jądra atomowe szybko absorbują neutrony i ulegają rozpadowi radioaktywnemu, tworząc nowe pierwiastki.

Astronomowie nie znaleźli dowodów na istnienie takich pierwiastków w gwieździe, co może oznaczać, że pierwiastki te zostały przechwycone przez powstałą po supernowej gwiazdę neutronową, ale uciekło wystarczająco dużo żelaza, by zostało ono włączone w skład SMSS J160540.18–144323.1.

Badacze uważają, że SMSS J160540.18–144323.1 należy prawdopodobnie do pierwszych członków drugiej populacji gwiazd. I umiera. To czerwony olbrzym, co oznacza, że ​​gwiazda jest u kresu życia, zużywając resztki swojego paliwa.

 

Źródło: Science Alert, fot. Wise, Abel, Kaehler (KIPAC/SLAC)