ASTRONOMI su u našoj galaksiji, Mliječnoj stazi, otkrili dosad najčišću drevnu zvijezdu. Riječ je o fosilnom ostatku ranog svemira, zvijezdi gotovo potpuno nezagađenoj metalima koji su nastali tek nakon što su prve zvijezde živjele i umrle. Vjeruje se da je rođena iz plina obogaćenog jednom od prvih eksplozija supernova, piše ScienceAlert.

Zvijezda, nazvana SDSS J0715-7334, nekoć je bila male mase, slična Suncu. Danas je, nakon što je iscrpila gorivo u svojoj jezgri, postala crveni div koji se približava kraju svog života. Preživjela je dovoljno dugo da nam pruži dragocjen uvid u davna vremena.

"Te prastare zvijezde naš su prozor u svitanje zvijezda i galaksija u svemiru", kaže kozmolog Alexander Ji sa Sveučilišta u Chicagu, koji je vodio istraživanje.

Prozori u zoru svemira

Nakon Velikog praska, svemir je bio ispunjen vrućom, gustom maglom plazme. Svjetlost nije mogla prodrijeti kroz tu maglu jer bi se fotoni raspršivali na slobodnim elektronima. Otprilike 300.000 godina kasnije, svemir se dovoljno ohladio da su se protoni i elektroni mogli spojiti, formirajući neutralni vodik i nešto helija. Iz gustih nakupina tih prvotnih elemenata rođene su prve zvijezde, poznate kao Populacija III.

Elementi teži od helija, koje astronomi nazivaju metalima, nisu se proširili svemirom sve dok te prve zvijezde nisu umrle. Zvijezde energiju dobivaju fuzijom, procesom u kojem spajaju lakše atomske jezgre u teže. Taj lanac završava željezom, no još teži elementi stvaraju se u eksplozijama supernova, kojima masivne zvijezde završavaju svoj život. Te eksplozije raspršuju teške elemente svemirom, gdje postaju dio novih generacija zvijezda.

Svaka dosad izmjerena zvijezda sadrži određenu količinu metala, no neke manje od drugih. One s najmanjim udjelom, poznate kao Populacija II, toliko su siromašne metalima da se pretpostavlja kako je njihov sastav mogao biti obogaćen materijalom samo jedne zvijezde Populacije III.

"Zvijezde Populacije III nikada nisu uočene, ili zato što su bile masivne, kratkog vijeka i rano su nestale, ili zato što su zvijezde Populacije III najmanje mase, koje bi mogle preživjeti do danas, izuzetno rijetke", objašnjava astronom Kevin Schlaufman sa Sveučilišta Johns Hopkins. "U svakom slučaju, svojstva te prve generacije zvijezda jedna su od najvećih nepoznanica moderne astrofizike."

Slučajno otkriće

Zato su zvijezde Populacije II vrlo tražene među astronomima, koji proučavanjem njihova kemijskog sastava nastoje saznati više o zvijezdama koje su im prethodile. Zvijezdu SDSS J0715-7334 otkrili su gotovo slučajno Ji i njegovi studenti, koji su u sklopu nastave pretraživali podatke prikupljene projektom Sloan Digital Sky Survey (SDSS).

Već druge noći promatranja teleskopom, studenti su naišli na SDSS J0715-7334. Plan je bio promatrati je 10 minuta, no na kraju su je promatrali tri sata. "Cijelu noć sam promatrala kameru kako bih bila sigurna da ispravno radi", kaže astronomkinja Natalie Orrantia, jedna od studentica uključenih u otkriće.

Jedinstveni kemijski potpis

Detaljnija analiza pokazala je da se zvijezda sastoji gotovo isključivo od vodika i helija. Njezin udio metala iznosi svega 0,005 posto Sunčevog, što je gotovo upola manje od prethodne rekorderke. Ukupni udio metala u njoj 40 je puta niži od sljedeće poznate zvijezde siromašne željezom. No ono što je istinski zapanjilo istraživače bio je njezin šokantno nizak udio ugljika.

"Zvijezda ima toliko malo ugljika da to upućuje na to da je za njezin nastanak zaslužno rano raspršivanje kozmičke prašine", rekao je Ji. "Takav način formiranja zabilježen je samo jednom dosad."

Obično su plinu potrebni elementi poput ugljika ili kisika kako bi se dovoljno ohladio za stvaranje zvijezda. Smatra se da se formiranje zvijezda Populacije III oslanjalo na molekule vodika. Jednom kada se ugljik pojavio, postao je dominantan faktor u hlađenju potrebnom za formiranje zvijezda. Nedostatak ugljika u spektru ove zvijezde upućuje na to da je nastala u rijetkom prijelaznom razdoblju, kada nije bilo dovoljno ugljika za uobičajeni proces hlađenja, pa su male količine kozmičke prašine, preostale od supernova Populacije III, vjerojatno pomogle pri sažimanju plina.

"Međutim, morat će se pronaći još mnogo sličnih zvijezda siromašnih metalima u različitim okruženjima kako bi se ova hipoteza provjerila", pišu Ji i njegov tim u svom radu.

Podrijetlo iz druge galaksije

Položaj i kretanje zvijezde sugeriraju da ona ne potječe iz Mliječne staze, već iz Velikog Magellanovog oblaka, patuljaste galaksije koja kruži oko naše. To bi moglo značiti da Veliki Magellanov oblak skriva još takvih zvijezda koje čekaju da budu otkrivene.

"Moguće je da ćemo pronaći razmjerno veći udio zvijezda iznimno siromašnih metalima u galaksijama poput Magellanovih oblaka nego u našoj Mliječnoj stazi", kaže Schlaufman.

"Pred nama je još mnogo posla kako bismo shvatili što se doista događalo u toj davnoj eri, dok je Mliječna staza još bila mlada. Tek smo zagrebali površinu", zaključuje on. Otkriće je objavljeno u časopisu Nature Astronomy.