A csillagok első generációja átalakította az univerzumunkat, magjaikban egyszerű hidrogénből és héliumból idővel változatos kémiai elemek sokasága alakult ki. Az első csillagok felrobbanásakor ezek az elemek szétszóródtak a világegyetemben. A titokzatos első generációs csillagokat még nem sikerült megtalálnunk, de most izgalmas felfedezést jelentettek be: egy másik galaxisban kialakult, második generációs csillagra bukkantak.

Anarudh Chiti (Chicago-i Egyetem) elmondása szerint a csillag különleges lehetőséget nyújt nekünk, hogy a saját galaxisunkon kívüli korai folyamatokat megismerhessük. Volt már elképzelésünk arról, hogy az első generációs csillagok által feldúsított csillagok hogyan nézhetnek ki a Tejútrendszerben, de egyelőre nem tudni, hogy ezek a jellemzők egyediek-e vagy hasonlóan alakultak más galaxisokban is. Az új kutatási eredményről beszámoló cikket a Nature Astronomy tudományos folyóiratban publikálták.

Tű a szénakazalban

Anarudh Chiti ún. csillagarcheológiával foglalkozik, azaz a legkorábbi generációs csillagok rekontsruálásán dolgozik. Arra keresi a választ, hogy milyen tulajdonságokkal rendelkeztek az első csillagok és milyen kémiai elemeket hoztak létre. Az első csillaggenerációt viszont nem sikerült még közvetlenül megfigyelni, ezért olyan csillagokat keresnek, amik az első generációs csillagok anyagából épültek fel.

Nem egyszerű a feladat, mert a második generációs csillagok is rendkívül idősek és ritkák. Az univerzumunk csillagainak többsége, több tíz vagy több ezer generáció eredményeképpen alakult ki, egyre több és több nehéz fémet hozva létre minden egyes generációban (fontos itt megjegyezni, hogy a csillagok generációi és populációi nem azonosak, ne keverjük például a I. populációs csillagokat az első generációs csillagokkal). Chiti becslése szerint valószínűleg kevesebb mint 100 000 csillagban 1 csillag második generációs az egész Tejútrendszerben. Megtalálni őket olyan, mintha tűt keresnénk egy szénakazalban.

A Nagy Magellán-felhő és a Kis Magellán-felhő láthatóak a kép jobb alsó részén az Európai Űrügynökség Gaia űrteleszkópjának felvételén. (Forrás: ESA/Gaia/DPAC)

Ha szeretnénk tudni viszont, hogyan nézhetett ki az univerzumunk a múltban, akkor megéri a fáradságot. Ezek a csillagok a külső rétegeikben megőrzik azokat az elemeket, amik a kialakulásukkor a környezetükben voltak. Ha nagyon idős csillagra bukkanunk és megvizsgáljuk a kémiai összetételét, abból következtetni lehet rá, hogy milyen volt évmilliárdokkal korábban, a keletkezésének idején az univerzum kémiai összetétele.

Érdekes furcsaság

Az új publikációban szokatlan célpontra irányították távcsöveiket: a Nagy Magellán-felhőt felépítő csillagokra. A Nagy Magellán-felhő (LMC – Large Magellanic Cloud), a Föld déli féltekéjéről szabad szemmel is látható fényes kísérőnk, mai elméletek szerint egykor különálló galaxis lehetett, amit néhány milliárd évvel ezelőtt a Tejútrendszer ,,bekebelezett”. Ez azért is teszi érdekes célponttá, mert a legidősebb csillagai még a galaxisunkon kívül keletkeztek; ezeknek a kutatásával pedig lehetőségünk nyílik megvizsgálni, hogy a korai univerzumban mindenütt azonos körülmények uralkodtak-e vagy sem.

A chilei Las Campanas Obszervatórium Magellán Teleszkópjai, amiket az új kutatásban is bevetettek az égbolt feltérképezésére, illetve az ősi csillagok kémiai összetételének vizsgálatára. (Forrás: Carnegie Institution for Science)

A Nagy Magellán-felhő különösen idős csillagai közül tízet katalogizáltak, először az Európai Űrügynökség (ESA) Gaia űrtávcsövének, majd a chilei Magellán Teleszkópnak a mérései alapján. Egy csillag hamar elvált a többitől, mert sokkal-sokkal kevesebb nehéz elemet tartalmazott, mint bármely más a Nagy Magellán-felhőben valaha megfigyelt csillag. Ez azt jelenti, hogy valószínűleg az első generációs csillagok idején keletkezhetett, így még nem dúsult fel nehezebb elemekkel a sorozatos csillagszületések és csillagrobbanások során.

Kémiai összetételének eredménye meglepte a kutatókat, mivel benne a vashoz viszonyítva jóval kevesebb szén található, mint a Tejútrendszer csillagaiban. Chiti elmondása szerint ebből arra következtethetünk, hogy a mi galaxisunkban a korai csillaggenerációkban megfigyelt szén-dúsulás nem volt mindenütt általános. A kutatást még folytatni kell, de a mostani eredmények alapján az univerzum egyes részeiben voltak eltérések, a korai elemek feldúsulása más környezetekben máshogy nézhetett ki. Az új eredmények továbbá megerősítettek olyan korábbi kutatásokat is, amik szerint a fiatal Nagy Magellán-felhő sokkal kevesebb csillagból állhatott, mint a fiatal Tejútrendszer. Jelenleg Chiti a déli félteke nagy területét térképezi fel, hogy megtalálhassa a lehető legidősebb csillagokat. A mostani felfedezés alapján várhatóan még sok hasonlóan idős csillag lehet a Nagy Magellán-felhőben, ha kitartóan keressük őket.

Forrás: University of Chicago