«Στα όρια του τι θεωρούσαμε δυνατό»: Αστρονόμοι ανακάλυψαν υπερσπάνιο άστρο από το αρχαίο σύμπαν

Το άστρο, με την ονομασία PicII-503, ανακαλύφθηκε στον νάνο γαλαξία Pictor II, περίπου 150.000 έτη φωτός από τη Γη, στον αστερισμό Οκρίβα, με τη βοήθεια της Κάμερας Σκοτεινής Ενέργειας του τηλεσκοπίου Victor M. Blanco στη Χιλή. Σύμφωνα με τους ερευνητές, πρόκειται για άστρο Πληθυσμού ΙΙ, δηλαδή δεύτερης γενιάς, το οποίο διατηρεί τα χημικά ίχνη που άφησαν πίσω τους τα πρώτα άστρα του σύμπαντος, αναφέρει το Space.com.

Το PicII-503 ξεχωρίζει κυρίως για την εξαιρετικά χαμηλή περιεκτικότητά του σε σίδηρο. Οι επιστήμονες υπολόγισαν ότι διαθέτει μόλις το 1/40.000 του σιδήρου που περιέχει ο Ήλιος, γεγονός που το καθιστά το πιο φτωχό σε σίδηρο άστρο που έχει εντοπιστεί ποτέ εκτός του γαλαξία μας. Η ιδιότητα αυτή το κατατάσσει ανάμεσα στα πιο αρχέγονα άστρα που έχουν βρεθεί έως σήμερα.

Ακόμη πιο εντυπωσιακό είναι ότι το άστρο εμφανίζει τεράστια υπεραφθονία άνθρακα. Η αναλογία άνθρακα προς σίδηρο είναι πάνω από 1.500 φορές μεγαλύτερη από την αντίστοιχη στον Ήλιο, ένα χημικό αποτύπωμα που θυμίζει τα πολύ φτωχά σε μέταλλα άστρα που έχουν εντοπιστεί στην εξωτερική άλω του γαλαξία.

«Κοσμική αρχαιολογία»

Οι επιστήμονες περιγράφουν τέτοιες ανακαλύψεις ως μια μορφή «κοσμικής αρχαιολογίας», καθώς τα άστρα αυτά διασώζουν τα ίχνη των πρώτων γενεών άστρων. Τα πρώτα άστρα του σύμπαντος, γνωστά ως Πληθυσμού III, σχηματίστηκαν σε μια εποχή όπου το σύμπαν περιείχε σχεδόν αποκλειστικά υδρογόνο και ήλιο. Στο εσωτερικό τους δημιουργήθηκαν για πρώτη φορά στοιχεία όπως ο άνθρακας και ο σίδηρος, τα οποία διασκορπίστηκαν όταν τα άστρα αυτά εξερράγησαν ως υπερκαινοφανείς (σουπερνόβα).

Αργότερα, νέφη αερίου και σκόνης εμπλουτισμένα με αυτά τα στοιχεία ψύχθηκαν και κατέρρευσαν, γεννώντας τη δεύτερη γενιά άστρων. Γι’ αυτό τα άστρα Πληθυσμού II θεωρούνται πολύτιμες «χρονοκάψουλες» για την κατανόηση των πρώτων σταδίων χημικού εμπλουτισμού του σύμπαντος.

«Η ανακάλυψη ενός άστρου που διατηρεί αναμφισβήτητα τα βαρέα μέταλλα από τα πρώτα άστρα βρισκόταν στα όρια του τι θεωρούσαμε δυνατό, δεδομένης της εξαιρετικής σπανιότητας αυτών των αντικειμένων», δήλωσε ο επικεφαλής της επιστημονικής ομάδας, αστροφυσικός Anirudh Chiti από το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ.

Το PicII-503 εντοπίστηκε αρχικά στο πλαίσιο της έρευνας MAGIC (Mapping the Ancient Galaxy in CaHK), η οποία σχεδιάστηκε ειδικά για να αναζητήσει τα αρχαιότερα και πιο χημικά πρωτόγονα άστρα στον γαλαξία μας και στους συνοδούς νάνους γαλαξίες του. Στη συνέχεια, οι επιστήμονες συνδύασαν τα δεδομένα αυτά με παρατηρήσεις από το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο στη Χιλή και το τηλεσκόπιο Baade Magellan, επιβεβαιώνοντας τις εξαιρετικά χαμηλές αφθονίες σιδήρου και ασβεστίου.

Πώς εξηγείται

Μία πιθανή εξήγηση για την πολύ χαμηλή αναλογία σιδήρου προς άνθρακα είναι ότι τα πρώτα άστρα εξερράγησαν ως σχετικά χαμηλής ενέργειας υπερκαινοφανείς. Σε ένα τέτοιο σενάριο, ελαφρύτερα στοιχεία όπως ο άνθρακας εκτινάχθηκαν στο διαστρικό μέσο, ενώ μεγάλο μέρος του σιδήρου επέστρεψε στα κατάλοιπα της έκρηξης.

Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Astronomy, θεωρείται σημαντική επειδή συνδέει άμεσα τα χημικά ίχνη των πρώτων άστρων με τις αρχέγονες δομές μικρών νάνων γαλαξιών, φωτίζοντας ένα από τα πιο πρώιμα κεφάλαια της ιστορίας του σύμπαντος.