Wielu gwiazd, które narodziły się na wczesnym etapie historii Wszechświata, już nie ma. Niektóre eksplodowały jako supernowe, inne zmieniły się w gwiazdy neutronowe czy czarne dziury. Ale nie wszystkie z nich zakończyły żywot. Niektóre wciąż istnieją. Astronomowie właśnie odkryli populację prastarych gwiazd krążących w centrum Drogi Mlecznej.
Najstarsze gwiazdy można rozpoznać po charakterystycznym składzie chemicznym, bo zawierają głównie wodór i hel, ze znacznie mniejszą domieszką cięższych pierwiastków niż ich młodsze koleżanki, takie jak Słońce. Na takie właśnie obiekty natknęli się astronomowie z projektu PIGS (Pristine Inner Galaxy Survey). Jak twierdzą, gwiazdy te większość swojego długiego życia spędziły w pobliżu centrum Galaktyki.
Starożytne gwiazdy w sercu Drogi Mlecznej
Gwiazdy, w ciągu swojego niezwykle długiego życia, przybierają na pewnym etapie różne formy. Część z nich eksploduje jako supernowe, inne zmieniają się np. w białe karły. Jednakże nie dotyczy to wszystkich z nich. Niektóre w dalszym ciągu istnieją. Najstarsze z nich mają szacunkowo nawet 12,8 miliarda lat. Poszukiwanie ich stało się celem zespołu astronomów z Uniwersytetu w Cambridge.
Ale jak odróżnić gwiazdę „młodą” od tej „wiekowej”? Otóż przede wszystkim różnią się one składem, czyli zawartością pierwiastków. Astronomowie z Cambridge szukają przede wszystkim takich gwiazd, które nie są w dużym stopniu „zanieczyszczone”. Jak należy to rozumieć? W pierwszych gwiazdach we Wszechświecie znajdowały się przede wszystkim najlżejsze pierwiastki, czyli wodór oraz hel. Natomiast wszelkie inne składniki powstały w ich wnętrzu.
A zatem poszukując najstarszych gwiazd powinniśmy szukać przede wszystkim takich, w przypadku których zawartość innych niż wodór i hel pierwiastków jest stosunkowo niska. Stopień tej zawartości jest w środowisku astronomicznym nazywany metalicznością gwiazd.
Centrum Drogi Mlecznej
Te najstarsze gwiazdy najczęściej znajdowane są poza Drogą Mleczną, ponieważ są tam łatwiej dostrzegalne. Jednakże wspomniani astronomowie z Cambridge postawili sobie za cel znalezienie ich w najtrudniejszej do analizy lokalizacji, czyli w centrum Drogi Mlecznej, a konkretnie w najgęstszym obszarze naszej Galaktyki – centralnym zgrubieniem galaktycznym. Uważa się, że struktura ta powstała w momencie, w którym galaktyka zaczynała się formować, a zatem oczekiwanie, że najstarsze gwiazdy będą znajdować się właśnie tam jest w pełni logiczne.
Zresztą modele powstawania galaktyk również to sugerują, że najstarsze gwiazdy powinny znajdować się właśnie tam – w gęstych, wewnętrznych częściach galaktyk. Jednak znalezienie ich w tym regionie jest trudne, ponieważ na naszej linii wzroku w kierunku centrum Galaktyki jest duża ilości pyłu międzygwiezdnego oraz inne gwiazdy i obiekty. Do tego prastare gwiazdy zazwyczaj nie świecą tak jasno, jak ich młodsze kuzynki.
Ostatnio prowadzone badania koncentrują się przede wszystkim na sposobie poruszania się gwiazd w tym miejscu galaktyki. Sprawiają one wrażenie chaotycznej zgrai, ich orbity przybierają często niecodzienny, nieoczekiwany wygląd, jednakże nie można powiedzieć, by ich ruchy były całkowicie chaotyczne – ich orbity są bowiem spójne z rotacją samego dysku Drogi Mlecznej.
Istotny wydaje się w tym kontekście fakt, że gwiazdy te spędziły w centrum Drogi Mlecznej całe swoje życie. Kształt ich orbit sprawia bowiem, że nie są w stanie oddalić się od tego miejsca na odległość większą, niż 10 tys. lat świetlnych. Dla porównania nasze Słońce znajduje się w odległości 26 tys lat świetlnych od centrum. Astronomowie nie dysponują zatem możliwością dostrzeżenia ich w innej, dogodniejszej dla prowadzenia obserwacji lokalizacji.
Źródło: Royal Astronomical Society, fot. ESA/Gaia/ Amanda J. Smith/ Anke Arentsen/ Institute of Astronomy, Cambridge/ CC BY 4.0
