Σύμφωνα με σύγχρονα κοσμολογικά μοντέλα, το Σύμπαν ξεκίνησε σε ένα γεγονός κατακλυσμού γνωστό ως Big Bang. Αυτό έγινε περίπου 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, και ακολούθησε μια περίοδος επέκτασης και ψύξης. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, τα πρώτα άτομα υδρογόνου που σχηματίστηκαν ως πρωτόνια και ηλεκτρόνια συνδυάστηκαν και γεννήθηκαν οι θεμελιώδεις δυνάμεις της φυσικής. Τότε, περίπου 100 εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang, άρχισαν να σχηματίζονται τα πρώτα αστέρια και οι γαλαξίες.
Ο σχηματισμός των πρώτων αστεριών ήταν επίσης αυτό που επέτρεπε τη δημιουργία βαρύτερων στοιχείων, και ως εκ τούτου τον σχηματισμό πλανητών και όλης της ζωής όπως το γνωρίζουμε. Ωστόσο, μέχρι τώρα, πώς και πότε έλαβε χώρα αυτή η διαδικασία ήταν σε μεγάλο βαθμό θεωρητική αφού οι αστρονόμοι δεν ήξεραν πού βρίσκονταν τα παλαιότερα αστέρια στον γαλαξία μας. Αλλά χάρη σε μια νέα μελέτη από μια ομάδα Ισπανών αστρονόμων, ίσως μόλις βρήκαμε το παλαιότερο αστέρι στον Γαλαξία!
Η μελέτη, με τίτλο "J0815 + 4729: Ένα χημικά πρωτόγονο νάνο αστέρι στο γαλαξιακό φωτοστέφανο που παρατηρήθηκε με τον Gran Telescopio Canarias", εμφανίστηκε πρόσφατα στο Η Αστροφυσική Εφημερίδα Γράμματα. Με επικεφαλής τον David S. Aguado του Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC), η ομάδα περιελάμβανε μέλη από το Πανεπιστήμιο της La Laguna και το Ισπανικό Εθνικό Συμβούλιο Έρευνας (CSIC).
Αυτό το αστέρι βρίσκεται περίπου 7.500 έτη φωτός από τον Ήλιο και βρέθηκε στο φωτοστέφανο του Γαλαξία κατά μήκος της οπτικής γωνίας μέχρι τον αστερισμό του Lynx. Γνωστό ως J0815 + 4729, αυτό το αστέρι βρίσκεται ακόμα στην κύρια ακολουθία του και έχει χαμηλή μάζα, (περίπου 0,7 Solar Masses), αν και η ερευνητική ομάδα εκτιμά ότι έχει θερμοκρασία επιφάνειας περίπου 400 βαθμούς θερμότερη - 6,215 K (5942 ° C, 10,727 ° F) σε σύγκριση με 5778 K (5505 ° C, 9940 ° F).
Για χάρη της μελέτης τους, η ομάδα έψαχνε για ένα αστέρι που έδειχνε σημάδια φτωχού στα μέταλλα, το οποίο θα έδειχνε ότι ήταν στην κύρια ακολουθία του για πολύ καιρό. Η ομάδα επέλεξε για πρώτη φορά το J0815 + 4729 από το Sloan Digital Sky Survey-III Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (SDSS-III / BOSS) και στη συνέχεια διεξήγαγε φασματοσκοπικές έρευνες παρακολούθησης για να προσδιορίσει τη σύνθεσή του (και επομένως την ηλικία του).
Αυτό έγινε με τη χρήση του ενδιάμεσου φασματογράφου διασποράς και συστήματος απεικόνισης (ISIS) στο τηλεσκόπιο William Herschel (WHT) και του οπτικού συστήματος για απεικόνιση και ολοκληρωμένη φασματοσκοπία χαμηλής ενδιάμεσης ανάλυσης (OSIRIS) στο Gran Telescopio de Canarias (GTC), και τα δύο που βρίσκονται στο Παρατηρητήριο del Roque de los Muchachos στο νησί της Λα Πάλμα.
Σύμφωνα με όσα προβλέπει η σύγχρονη θεωρία, το αστέρι βρέθηκε στο γαλαξιακό φωτοστέφανο - το εκτεταμένο στοιχείο του γαλαξία μας που φτάνει πέρα από τον γαλαξιακό δίσκο (το ορατό τμήμα). Σε αυτήν την περιοχή πιστεύεται ότι τα παλαιότερα και τα περισσότερα φτωχά μέταλλα αστέρια βρίσκονται στους γαλαξίες, γι 'αυτό η ομάδα ήταν πεπεισμένη ότι ένα αστέρι που χρονολογείται από το πρώιμο Σύμπαν θα βρεθεί εδώ.
Όπως εξήγησε ο Jonay González Hernández - καθηγητής από το Πανεπιστήμιο της La Laguna, μέλος του IAC και συν-συγγραφέας στο έγγραφο:
«Η θεωρία προβλέπει ότι αυτά τα αστέρια θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν υλικό από τα πρώτα σουπερνόβα, των οποίων οι πρόγονοι ήταν τα πρώτα τεράστια αστέρια στον γαλαξία, περίπου 300 εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang. Παρά την ηλικία του, και την απόστασή του μακριά από εμάς, μπορούμε να το παρατηρήσουμε ».
Το φάσμα που αποκτήθηκε από τα όργανα ISIS και OSIRIS επιβεβαίωσε ότι το αστέρι ήταν φτωχό σε μέταλλα, υποδεικνύοντας ότι το J0815 + 4729 έχει μόνο το ένα εκατοστό του ασβεστίου και του σιδήρου που περιέχει ο Ήλιος. Επιπλέον, η ομάδα παρατήρησε επίσης ότι το αστέρι έχει υψηλότερη περιεκτικότητα σε άνθρακα από τον Ήλιο μας, αντιπροσωπεύοντας σχεδόν το 15% τοις εκατό της ηλιακής αφθονίας του (δηλαδή τη σχετική αφθονία των στοιχείων του).
Εν ολίγοις, το J0815 + 4729 μπορεί να είναι το πιο άσχημο σίδηρο και πλούσιο σε άνθρακα αστέρι που είναι γνωστό σήμερα στους αστρονόμους. Επιπλέον, η εύρεση ήταν μάλλον δύσκολη, καθώς το αστέρι είναι τόσο αδύναμο στη φωτεινότητα και θάφτηκε μέσα σε τεράστια ποσότητα αρχειακών δεδομένων SDSS / BOSS. Όπως ο Carlos Allende Prieto, ένας άλλος ερευνητής του IAC και ένας συν-συγγραφέας στο έγγραφο, ανέφερε:
«Αυτό το αστέρι ήταν κρυμμένο στη βάση δεδομένων του έργου BOSS, μεταξύ ενός εκατομμυρίου αστρικών φασμάτων που έχουμε αναλύσει, απαιτώντας σημαντική παρατήρηση και υπολογιστική προσπάθεια. Απαιτείται φασματοσκοπία υψηλής ανάλυσης σε μεγάλα τηλεσκόπια για την ανίχνευση των χημικών στοιχείων στο αστέρι, τα οποία μπορούν να μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε τους πρώτους σουπερνόβα και τους προγόνους τους. "
Στο εγγύς μέλλον, η ομάδα προβλέπει ότι οι φασματογράφοι επόμενης γενιάς θα μπορούσαν να επιτρέψουν περαιτέρω έρευνα που θα αποκάλυπτε περισσότερα για τις χημικές αφθονίες του αστεριού. Τέτοια όργανα περιλαμβάνουν τον φασματογράφο υψηλής ανάλυσης HORS, ο οποίος επί του παρόντος βρίσκεται σε δοκιμαστική φάση στο Gran Telescopio Canarias (GTC).
«Η ανίχνευση λιθίου μας δίνει κρίσιμες πληροφορίες που σχετίζονται με την πυρηνικοσύνθεση του Big Bang», δήλωσε ο Rafael Rebolo, διευθυντής του IAC και συγγραφέας της εφημερίδας. «Εργαζόμαστε σε έναν φασματογράφο υψηλής ανάλυσης και ευρέος φάσματος για να μετρήσουμε τη λεπτομερή χημική σύνθεση των αστεριών με μοναδικές ιδιότητες όπως το J0815 + 4719.»
Αυτές οι μελλοντικές μελέτες είναι βέβαιο ότι θα ωφελήσουν τους αστρονόμους και τους κοσμολόγους. Εκτός από την ευκαιρία να μελετήσουν αστέρια που σχηματίστηκαν όταν το Σύμπαν ήταν ακόμη στα σπάργανα, θα μπορούσαν να παρέχουν νέα εικόνα για τα πρώτα στάδια του σύμπαντος, τον σχηματισμό των πρώτων αστεριών και τις ιδιότητες των πρώτων σουπερνόβα. Με άλλα λόγια, θα μας έβαλαν ένα βήμα πιο κοντά για να μάθουμε πώς το Σύμπαν, όπως γνωρίζουμε, σχηματίστηκε και εξελίχθηκε.
