Volgens moderne kosmologische modellen begon het heelal in een catastrofe die bekend staat als de oerknal. Dit gebeurde ongeveer 13,8 miljard jaar geleden en werd gevolgd door een periode van expansie en afkoeling. Gedurende die tijd vormden de eerste waterstofatomen zich als protonen en elektronen gecombineerd en werden de fundamentele krachten van de natuurkunde geboren. Toen, ongeveer 100 miljoen jaar na de oerknal, begonnen de eerste sterren en sterrenstelsels zich te vormen.
De vorming van de eerste sterren was ook wat de creatie van zwaardere elementen mogelijk maakte, en dus de vorming van planeten en al het leven zoals we het kennen. Tot dusver was echter hoe en wanneer dit proces plaatsvond grotendeels theoretisch, aangezien astronomen niet wisten waar de oudste sterren in onze melkweg te vinden waren. Maar dankzij een nieuwe studie door een team van Spaanse astronomen hebben we misschien net de oudste ster in de Melkweg gevonden!
De studie, getiteld "J0815 + 4729: A chemically primitive dwarf star in the Galactic Halo waargenomen met Gran Telescopio Canarias", verscheen onlangs in The Astrophysical Journal Letters. Onder leiding van David S. Aguado van het Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC), bestond het team uit leden van de Universiteit van La Laguna en de Spaanse Nationale Onderzoeksraad (CSIC).
Deze ster bevindt zich op ongeveer 7.500 lichtjaar van de zon en werd gevonden in de halo van de Melkweg langs de gezichtslijn naar het sterrenbeeld Lynx. Deze ster staat bekend als J0815 + 4729 en bevindt zich nog steeds in de hoofdreeks en heeft een lage massa (ongeveer 0,7 zonsmassa), hoewel het onderzoeksteam schat dat hij een oppervlaktetemperatuur heeft die ongeveer 400 graden warmer is - 6215 K (5942 °) C; 10.727 ° F) vergeleken met 5778 K (5505 ° C; 9940 ° F).
Omwille van hun studie was het team op zoek naar een ster die tekenen vertoonde dat hij metaalarm was, wat erop zou duiden dat hij al heel lang in zijn hoofdreeks zit. Het team selecteerde eerst J0815 + 4729 uit de Sloan Digital Sky Survey-III Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (SDSS-III / BOSS) en voerde vervolgens follow-up spectroscopische onderzoeken uit om de samenstelling (en dus de leeftijd) te bepalen.
Dit werd gedaan met behulp van het Intermediate Spectrograph and Imaging System (ISIS) van de William Herschel Telescope (WHT) en het Optical System for Imaging en Integrated Spectroscopy met lage intermediaire resolutie (OSIRIS) bij Gran Telescopio de Canarias (GTC), beide van die zich bevinden in het Observatorio del Roque de los Muchachos op het eiland La Palma.
In overeenstemming met wat de moderne theorie voorspelt, werd de ster gevonden in de Galactische halo - het uitgebreide onderdeel van ons sterrenstelsel dat verder reikt dan de galactische schijf (het zichtbare deel). Het is in deze regio dat de oudste en meest metaalarme sterren in sterrenstelsels worden gevonden, en daarom was het team ervan overtuigd dat hier een ster uit het vroege heelal zou worden gevonden.
Zoals Jonay González Hernández - een professor van de Universiteit van La Laguna, een lid van de IAC en een co-auteur van het papier - uitlegde in een IAC-persbericht:
'Theorie voorspelt dat deze sterren materiaal zouden kunnen gebruiken van de eerste supernova's, waarvan de voorlopers de eerste zware sterren in de melkweg waren, ongeveer 300 miljoen jaar na de oerknal. Ondanks de leeftijd en de afstand tot ons, kunnen we het nog steeds waarnemen. '
Spectra verkregen door zowel de ISIS- als OSIRIS-instrumenten bevestigde dat de ster arm was aan metalen, wat aangeeft dat J0815 + 4729 slechts een miljoenste van het calcium en ijzer bevat dat de zon bevat. Bovendien merkte het team ook op dat de ster een hoger koolstofgehalte heeft dan onze zon, goed voor bijna 15% procent van zijn zonne-overvloed (dat wil zeggen de relatieve overvloed van zijn elementen).
Kortom, J0815 + 4729 is misschien wel de meest ijzerarme en koolstofrijke ster die astronomen momenteel kennen. Bovendien was het vinden ervan nogal moeilijk omdat de ster zowel zwak in helderheid is als begraven in een enorme hoeveelheid SDSS / BOSS-archiefgegevens. Zoals Carlos Allende Prieto, een andere IAC-onderzoeker en een co-auteur op het papier, aangaf:
“Deze ster was weggestopt in de database van het BOSS-project, tussen een miljoen stellaire spectra die we hebben geanalyseerd, wat een aanzienlijke observatie- en rekeninspanning vergde. Het vereist spectroscopie met hoge resolutie op grote telescopen om de chemische elementen in de ster te detecteren, wat ons kan helpen de eerste supernova's en hun voorlopers te begrijpen. ”
In de nabije toekomst voorspelt het team dat spectrografen van de volgende generatie verder onderzoek mogelijk zouden maken dat meer zou onthullen over de chemische overvloed van de ster. Dergelijke instrumenten omvatten de HORS-spectrograaf met hoge resolutie, die zich momenteel in een proeffase bevindt op de Gran Telescopio Canarias (GTC).
"Het detecteren van lithium geeft ons cruciale informatie met betrekking tot nucleosynthese van de Big Bang", zegt Rafael Rebolo, de directeur van de IAC en een co-auteur van het artikel. "We werken aan een spectrograaf met een hoge resolutie en een breed spectrumbereik om de gedetailleerde chemische samenstelling van sterren met unieke eigenschappen zoals J0815 + 4719 te meten."
Deze toekomstige studies zullen zeker een zegen zijn voor astronomen en kosmologen. Behalve dat ze een kans waren om sterren te bestuderen die zich vormden toen het heelal nog in de kinderschoenen stond, konden ze nieuw inzicht verschaffen in de vroege stadia van het heelal, de vorming van de eerste sterren en de eigenschappen van de eerste supernovae. Met andere woorden, ze zouden ons een stap dichterbij brengen om te weten te komen hoe het heelal zoals we het kennen gevormd en ontwikkeld is.
