Een nieuw ontdekte rode reuzenster is een overblijfsel uit het vroege heelal - een ster die mogelijk tot de tweede generatie sterren behoorde die na de oerknal gevormd werd. De ster, die zich in het dwergstelsel Galaxy Sculptor op zo'n 290.000 lichtjaar afstand bevindt, heeft een opmerkelijk vergelijkbare chemische samenstelling als de oudste sterren van de Melkweg. De aanwezigheid ervan ondersteunt de theorie dat ons sterrenstelsel een "kannibaal" -fase onderging en tot zijn huidige omvang groeide door dwergstelsels en andere galactische bouwstenen in te slikken.
"Deze ster is waarschijnlijk bijna net zo oud als het universum zelf", zegt astronoom Anna Frebel van het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, hoofdauteur van het Nature-artikel dat de bevinding rapporteert.
Dwergstelsels zijn kleine sterrenstelsels met slechts een paar miljard sterren, vergeleken met honderden miljarden in de Melkweg. In het 'bottom-up model' van de vorming van sterrenstelsels bereikten grote sterrenstelsels hun omvang
miljarden jaren door hun kleinere buren op te nemen.
"Als je een time-lapse-film van ons sterrenstelsel zou zien, zou je een zwerm dwergstelsels zien die er als bijen om een bijenkorf heen zoemen", legt Frebel uit. 'In de loop van de tijd sloegen die sterrenstelsels tegen elkaar en vermengden hun sterren tot één groot sterrenstelsel - de Melkweg.'
Als dwergstelsels inderdaad de bouwstenen zijn van grotere sterrenstelsels, dan zouden dezelfde soorten sterren in beide soorten sterrenstelsels moeten worden gevonden, vooral in het geval van oude, "metaalarme" sterren. Voor astronomen zijn 'metalen' chemische elementen die zwaarder zijn dan waterstof of helium. Omdat ze producten zijn van stellaire evolutie, waren metalen zeldzaam in het vroege heelal, en dus zijn oude sterren vaak metaalarm.
Oude sterren in de halo van de Melkweg kunnen extreem metaalarm zijn, met metalen die 100.000 keer armer zijn dan in de zon, een typische jongere, metaalrijke ster. Enquêtes over het afgelopen decennium hebben
slaagde er echter niet in om zulke extreem metaalarme sterren in dwergstelsels te laten verschijnen.
"De Melkweg leek sterren te hebben die veel primitiever waren dan de sterren in een van de dwergstelsels", zegt co-auteur Josh Simon van de Observatoria van de Carnegie Institution. 'Als dwerg
sterrenstelsels waren de oorspronkelijke componenten van de Melkweg, dan is het moeilijk te begrijpen waarom ze geen vergelijkbare sterren zouden hebben. "
Het team vermoedde dat de methoden die werden gebruikt om metaalarme sterren te vinden in dwergstelsels zo bevooroordeeld waren dat de onderzoeken de meest metaalarme sterren misten. Teamlid Evan Kirby, een Caltech
astronoom, ontwikkelde een methode om de metaalovermaat van grote aantallen sterren tegelijk te schatten, waardoor het mogelijk is om efficiënt te zoeken naar de meest metaalarme sterren in dwergstelsels.
'Dit was moeilijker dan het vinden van een naald in een hooiberg. We moesten een naald vinden in een stapel naalden, 'zei Kirby. "We hebben honderden kandidaten doorzocht om ons doel te vinden."
Onder de sterren die hij in het dwergstelsel van de Beeldhouwer vond, bevond zich een zwakke vlek uit de 18e magnitude, aangeduid als S1020549. Spectroscopische metingen van het licht van de ster met de Magellan-Clay-telescoop van Carnegie in Las Campanas, Chili, hebben vastgesteld dat het een metaalovervloed heeft die 6000 keer lager is dan die van de zon; dit is vijf keer lager dan elke andere ster die tot nu toe in een dwergstelsel is gevonden.
De onderzoekers maten de totale metaalovermaat van S1020549 uit elementen zoals magnesium, calcium, titanium en ijzer. Het algehele overvloedpatroon lijkt op die van oude Melkwegsterren, wat de eerste observatieondersteuning geeft aan het idee dat deze galactische sterren oorspronkelijk in dwergstelsels zijn gevormd.
De onderzoekers verwachten dat bij verdere zoekopdrachten extra metaalarme sterren in dwergstelsels zullen worden ontdekt, hoewel de afstand en zwakheid van de sterren een uitdaging vormen voor de huidige optische telescopen. De volgende generatie extreem grote optische telescopen, zoals de voorgestelde Reuzenmagellan-telescoop van 24,5 meter, uitgerust met spectrografen met hoge resolutie, zal een nieuw venster openen voor het bestuderen van de groei van sterrenstelsels door de chemie van hun sterren.
Ondertussen, zegt Simon, markeert de extreem lage metaalconcentratie in de S1020549-studie een belangrijke stap om te begrijpen hoe onze melkweg is samengesteld. 'Het oorspronkelijke idee dat de halo van de Melkweg
Way werd gevormd door het vernietigen van veel dwergstelsels lijkt inderdaad correct te zijn. ”
Bron: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
