Gwiazda PicII-503 zawiera unikatowe informacje o II generacji gwiazd
Gwiazda PicII-503 to obiekt jedyny w swoim rodzaju. Położona na obrzeżach galaktyki karłowatej Pictor II zawiera skrajnie mało żelaza, o ponad 40 000 razy mniej niż Słońce. To sygnatura świadcząca o tym, że PicII-503 należy do jednej z pierwszych populacji gwiazd, jakie powstały po Wielkim Wybuchu. Badający ją astronomowie zauważyli też, że występuje w niej olbrzymia ilość węgla, dzięki czemu niezwykła gwiazda jest też brakującym elementem łączącym bogate w węgiel gwiazdy w halo Drogi Mlecznej z bardzo starymi galaktykami karłowatymi.
Galaktyka karłowata Pictor II znajduje się w Gwiazdozbiorze Malarza. W jej skład wchodzi kilkanaście tysięcy gwiazd, a sama galaktyka liczy ponad 10 miliardów lat. PicII-503 zawiera mniej żelaza niż jakakolwiek gwiazda spoza Drogi Mlecznej. Jej odkrycie jest przełomowe nie tyle z powodu skrajnie małej ilości żelaza, co dlatego, że po raz pierwszy znaleziono tak prymitywną gwiazdę w jej pierwotnym środowisku — małej galaktyce karłowatej, w której powstała, co pozwala bezpośrednio powiązać chemię wczesnego wszechświata z obserwacjami. Z halo Drogi Mlecznej znamy gwiazdy nawet uboższe w żelazo, jednak są to migranci, gwiazdy pochodzące z małych galaktyk pochłoniętych przez Drogę Mleczną. Ich badanie przypomina zatem badanie skamieniałości czy zabytku, który został wyjęty z kontekstu i przyniesiony do laboratorium przez znalazcę. PicII-503 jako pierwsza jednoznacznie łączy chemię wczesnego wszechświata z jej pierwotnym środowiskiem — małą galaktyką karłowatą, w której się narodziła.
Pierwsze gwiazdy we wszechświecie powstały z gazu zawierającego jedynie wodór i hel. Dopiero w ich wnętrzu powstały pierwiastki cięższe od helu – wszystkie takie pierwiastki nazywane są w astronomii „metalami”. Gdy gwiazdy pierwszej generacji kończyły życie w potężnych eksplozjach, wszechświat został wzbogacony nie tylko w wodór i hel, ale również metale. Powstały z nich kolejne generacje gwiazd, a z czasem i planety.
Gwiazdy drugiej generacji, a taką gwiazdą jest właśnie PicII-503, to kapsuły czasu, kosmiczne skamieniałości, zbudowane z niewielkiej ilości metali. Badający je astronomowie mogą poznawać proces powstawania cięższych pierwiastków i ewolucję kosmosu.
Niezwykłą gwiazdę zanotowała Dark Energy Camera zainstalowana na Victor M. Blanco 4-meter Telescope w Cerro Tololo Inter-American Observatory w Chile. Z olbrzymiej ilości danych wyłowił ją filtr przeglądu astronomicznego Mapping the Ancient Galaxy in CaHK (MAGIC). To właśnie on zwrócił uwagę na niezwykle niską metaliczność gwiazdy. Filtr CaHK to bardzo pomysłowe i czułe urządzenie. Warto wiedzieć, jak działa.
Gdy światło gwiazdy przechodzi przez jej zewnętrzne warstwy, atomy różnych pierwiastków pochłaniają fotony o ściśle określonej długości fali. W widmie gwiazdy pojawiają się ciemne prążki, to linie absorpcyjne. Każdy pierwiastek ma unikatowy zestaw takich linii. Ca to nic innego jak wapń, a K i H to linie absorpcyjne dla różnych długości fali. Dlaczego wapń? Bo nawet jego niewielkie ilości dają bardzo wyraźny sygnał. A siła tego sygnału zależy od metaliczności. Im mniej wapnia, tym słabsze linie absorpcyjne, co jest ogólnym wskaźnikiem niskiej metaliczności. To sprawia, że filtry CaHK są świetnym szybkim wskaźnikiem do przesiewania milionów gwiazd w poszukiwaniu tych najbardziej prymitywnych — bez konieczności robienia pełnej, kosztownej spektroskopii każdej z osobna.
Bez danych z MAGIC nie byłoby możliwe wyizolowanie tej gwiazdy spośród setek sąsiadujących z nią gwiazd w bardzo słabo widocznej galaktyce karłowatej Pictor II, mówi jeden z głównych autorów badań, Anirudh Chiti.
Po informacji od MAGIC do pracy ruszył międzynarodowy zespół astronomów, którym kierowali Anirudh Chiti z Kavli Institute, Gustavo E. Medina z Uniwersytetu w Toronto i Anna Katherina Vivas z Cerro Tololo Inter-American Observatory. Naukowcy połączyli dane z Magellan/Baade Telescope oraz Very Large Telescope.
Odkrycie gwiazdy, która jednoznacznie zachowała ciężkie metale pochodzące z pierwszych gwiazd, było na granicy tego, co uważaliśmy za możliwe, biorąc pod uwagę ekstremalną rzadkość takich obiektów. PicII-503 ma najniższą zawartość żelaza ze wszystkich gwiazd zaobserwowanych kiedykolwiek w galaktyce karłowatej, dając nam unikatową możliwość badań nad produkcją pierwiastków w pierwotnym układzie – dodaje Chiti.
Szczegółowe informacje znajdziemy w artykule Enrichment by the first stars in a relic dwarf galaxy.
Komentarze (0)