Nieskazitelna gwiazda, pozbawiona prawie jakichkolwiek pierwiastków cięższych od wodoru i helu, może być bezpośrednim potomkiem jednej z pierwszych gwiazd we wszechświecie.
Jeśli gwiazdy były jak mity, wówczas pierwsze pokolenie gwiazd, które istniało w kosmosie, byłoby podobne do bogów starożytnej Grecji – masywne, tajemnicze i mające ogromny wpływ na to, co nastąpi po nich.
Jednak nikt nigdy nie widział żadnej z tych pierwszych gwiazd, „ponieważ były masywne, żyły szybko i umierały młodo, albo też gwiazdy z III populacji o najniższej masie, które mogły przetrwać do dnia dzisiejszego, są niezwykle rzadkie” – powiedział Kevin Schlaufman z Johns Hopkins University w swoim badaniu oświadczenie.
Tak więc, chociaż wciąż nie widzieliśmy gwiazdy III populacji, następną najlepszą rzeczą jest gwiazda o nazwie SDSS J0715-7334 – gwiazda, która powstała z niemal nieskazitelnego obłoku gazu skażonego ciężkimi pierwiastkami powstałymi w supernowa wybuch gwiazdy III populacji.
SDSS J0715-7334 została początkowo zidentyfikowana przez Schlaufmana w danych z przeglądu Sloan Digital Sky Survey w 2014 r., a następnie niezależnie odkryta w 2025 r. przez zespół studentów kierowany przez Alexandra Ji z Uniwersytetu w Chicago.
W pierwszych trzech minutach po Wielki Wybuchistniały tylko trzy pierwiastki: wodór, hel i najmniejsze ślady litu. To wszystko, z czym Wszechświat musiał pracować, aby uformować pierwsze gwiazdy. Wszystkie inne elementy w układzie okresowym musiały być następnie tworzone przez gwiazdy, począwszy od eksplozji supernowych najmasywniejszych gwiazd III populacji.
Ciężkie pierwiastki powstałe podczas gwałtownej śmierci jednej z gwiazd pierwszej generacji szybko zanieczyściły pierwotny obłok molekularnego wodoru i helu, który następnie zapadł się, tworząc SDSS J0715-7334. Miało to miejsce w ciągu pierwszych kilkuset milionów lat po Wielkim Wybuchu.
Wykorzystując wysokiej rozdzielczości spektrograf Magellana Inamori Kyocera Echelle na 6,5-metrowym teleskopie Magellan Clay Telescope w Obserwatorium Las Campanas w Chile, zespół kierowany przez Ji, w tym Schlaufmana, śledził SDSS J0715-7334, aby określić ilościowo zawartość w nim ciężkich pierwiastków, które astronomowie nazywają „metalami”, ale które obejmują pierwiastki takie jak węgiel i tlen, a także takie jak aluminium i żelazo.
Nasze Słońce składa się z 74,9% wodoru, 23,8% helu i 1,3% metali, co wskazuje na to, że wiele pokoleń gwiazd w czasie kosmicznym stworzyło obfitość ciężkich pierwiastków we wszechświecie. Z drugiej strony zespół Ji i Schlaufmana odkrył, że SDSS J0715-7334 składa się prawie wyłącznie z wodoru i helu, a zawartość metali w naszym Słońcu wynosi zaledwie 0,005%. Żadna inna gwiazda nie była tak nieskazitelna i nie zawierała tak niewielu ciężkich pierwiastków. Poprzedni rekordzista, gwiazda naszej Droga Mleczna skatalogowany jako SDSS J1029+1729, zawiera dwukrotnie więcej ciężkich pierwiastków niż SDSS J0715-7334.
„Gwiazda [SDSS J0715-7334] zawiera tak mało węgla, że sugeruje, że za jego powstanie odpowiedzialna jest wczesna kropla kosmicznego pyłu” – stwierdził Ji w innym oświadczenie.
„Chociaż ta gwiazda sama w sobie nie ma pierwotnego składu, jest najbliżej tej generacji gwiazd III populacji, jaką astronomowie kiedykolwiek dotarli pod względem tej konkretnej metryki” – dodał Schlaufman.
Na podstawie jej składu chemicznego zespół Ji i Schlaufmana był w stanie cofnąć się i wywnioskować masę gwiazdy i energię jej supernowej, która wytworzyła szczątki zanieczyszczające chmurę narodzin SDSS J0715-7334. Odkryli, że zmarła gwiazda III populacji miała masę co najmniej 30 razy większą od naszego Słońca, a jej eksplozja supernowej była bardziej energetyczna niż jest to typowe dzisiaj.
SDSS J0715-7334 odkryto 80 000 lata świetlne daleko, gdzie wydaje się migrować z zewnętrznego halo Wielki Obłok Magellana (LMC), dlatego uczniowie Ji nadali tej gwieździe przydomek „Starożytny Imigrant”.
Wraz ze swoim towarzyszem Mały Obłok MagellanaLMC przybył niedawno do brzegów Drogi Mlecznej i przez większą część swojej historii Obłoki Magellana nie tworzyły gwiazd i nie gromadziły swojego zapasu chemicznego. Dopiero gdy zbliżyły się do grawitacyjnego wpływu Drogi Mlecznej, sprawy w nich naprawdę ruszyły.
„Możliwe, że znajdziemy stosunkowo większy odsetek gwiazd ultra ubogich w metale w galaktykach takich jak Obłoki Magellana niż w naszej własnej galaktyce Drogi Mlecznej” – powiedział Schlaufman.
Cyfrowy przegląd nieba Sloan to doskonałe narzędzie do polowania na starożytne, dziewicze gwiazdy, takie jak SDSS J0715-7334. Znajduje się w Obserwatorium Apache Point w Nowym Meksyku i wykonuje rozległe przeglądy nocnego nieba, dokonując pomiarów spektroskopowych w zakresie optycznym i podczerwonym milionów gwiazd i galaktyk.
„Wciąż pozostaje wiele do zrobienia, aby zrozumieć, co tak naprawdę działo się w erze dawno, dawno temu, gdy Droga Mleczna była młoda” – powiedział Schlaufman. „Na obecnym etapie przeglądu nieba Sloan Digital Sky Survey dopiero zarysowaliśmy powierzchnię.”
Badanie opublikowano w wydaniu z 3 kwietnia Astronomia Przyrodnicza.
