Najstarsze gwiazdy znalezione w Drodze Mlecznej

Międzynarodowy zespół badaczy wykonał najbardziej szczegółowe obserwacje najstarszych gwiazd w centrum naszej Galaktyki. Pomimo przypuszczeń, że powstały one chaotycznie, zespół Pristine Inner Galaxy Survey (PIGS) odkrył, że ta gromada gwiazd delikatnie obraca się wokół centrum Drogi Mlecznej. Co więcej, wydaje się, że spędzają one większość swojego długiego życia w pobliżu centrum Galaktyki.

Zbadanie charakterystyki wczesnych galaktyk możliwe jest dzięki obserwacji gwiazd powstałych w ciągu pierwszego miliarda lat po Wielkim Wybuchu i istniejących do dziś. Gwiazdy takie nazywamy gwiazdami II Populacji. Ich czysty skład chemiczny, złożony głównie z wodoru i helu ze znacznie mniejszą ilością ciężkich pierwiastków niż w przypadku młodszych gwiazd, takich jak Słońce, sprawia, że są one łatwe do zidentyfikowania. Stopień tej zawartości jest w środowisku astronomicznym nazywany metalicznością gwiazd. Te prastare gwiazdy są często poszukiwane przez astronomów poza płaszczyzną dysku Drogi Mlecznej, w halo o niskiej gęstości otaczającym naszą Galaktykę, gdzie są łatwiejsze do odkrycia.

Naukowcy zakładają także istnienie gwiazd III Populacji. Gwiazdy takie ewoluowały bardzo szybko, ze względu na swoją masywność, przez co nie obserwuje się ich już w naszej galaktyce. Gwiazdy III Populacji zbudowane były wyłącznie z wodoru i helu z niewielką domieszką litu.

najstarsze-gwiazdy Jedne z najstarszych gwiazd we Wszechświecie. Źródło: JWST

Teorie opisujące proces formowania się galaktyk przewidują, że najstarsze, dalej istniejące gwiazdy znajdują się w gęstym wnętrzu Drogi Mlecznej. Zlokalizowanie ich w tym regionie jest trudne, ponieważ gęsta warstwa pyłu międzygwiazdowego zasłania nam widok na centrum Galaktyki, a także dlatego, że starsze gwiazdy są znacznie rzadsze niż większość ich młodszych odpowiedników.

Naukowcom udało się wstępnie wybrać gwiazdy kandydujące do projektu PIGS przy użyciu specjalistycznego filtra obrazu na teleskopie Kanadyjsko-Francusko-Hawajskim. Największy zbiór dogłębnych obserwacji dziewiczych gwiazd Galaktyki Wewnętrznej został potwierdzony przez obserwacje spektroskopowe wykonane za pomocą Teleskopu Angielsko-Australijskiego.

Patronite

Zostań Patronem Astrofazy! Pomóż rozwijać projekt i zyskaj dostęp do bonusowych treści!

Zobacz szczegóły!

Obserwacje zespołu PIGS zostały połączone z informacjami z projektu kosmicznego Gaia, aby zrozumieć, w jaki sposób te stare gwiazdy migrują przez Drogę Mleczną. Okazuje się, że starsze gwiazdy mają bardziej nieregularne ruchy, ale nawet najstarsze z nich nadal wykazują pewną typową rotację wokół centrum galaktyki. Ponadto wykazano, że wiele z tych gwiazd praktycznie przez całe swoje życie znajduje się w najbardziej wewnętrznym obszarze Galaktyki, w sferze, która rozciąga się w połowie odległości między centrum galaktyki a Słońcem. Kształt ich orbit sprawia bowiem, że nie są w stanie oddalić się od tego miejsca na odległość większą, niż dziesięć tysięcy lat świetlnych. Dla porównania nasze Słońce znajduje się w odległości dwudziestu sześciu tysięcy lat świetlnych od centrum. Astronomowie nie dysponują zatem możliwością dostrzeżenia ich w innej, dogodniejszej dla prowadzenia obserwacji lokalizacji.

Członkini zespołu PIGS, dr Anke Arentsen z Uniwersytetu w Cambridge, powiedziała: „To ekscytujące, że widzimy gwiazdy, które uformowały się w najwcześniejszych fazach ewolucji Drogi Mlecznej, wcześniej były w dużej mierze poza zasięgiem. Gwiazdy te prawdopodobnie powstały mniej niż miliard lat po Wielkim Wybuchu, są więc reliktami z wczesnego Wszechświata”.

Badacze zespołu PIGS skupili się na odnalezieniu najstarszych gwiazd Drogi Mlecznej, a co możemy powiedzieć o najstarszych gwiazdach w całym Wszechświecie? Astronomowie od dekad poszukują tych niezwykłych obiektów pamiętających początki znanego nam kosmosu. Liczą, że Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, dzięki badanią w podczerwieni, pomoże w wyjaśnieniu natury gwiazd II oraz III Populacji.

Najnowsze filmy

Oto nasz mały ranking najstarszych znanych nauce gwiazd:

Na miejscu siódmym: SDSS J102915+172927

znana jako Gwiazda Caffau (nazwana na cześć głównej obserwatorki Elisabetty Caffau), została określona „niemożliwą gwiazdą” ze względu na swoje unikalne właściwości. W momencie odkrycia uważano, że gwiazdy takie jak ona w ogóle nie powinny istnieć. Jest niezwykle uboga w metale – składa się niemal w całości z helu i wodoru, z niezwykle małą ilością innych pierwiastków chemicznych. Jej wiek szacowany jest na około trzynaście miliardów lat. Gwiazda znajduje się ponad cztery tysiące lat świetlnych od Ziemi w Gwiazdozbiorze Lwa.

Na miejscu szóstym: HD 122563

HD 122563 jest wyjątkowa wśród innych najwcześniejszych znanych gwiazd. Jej niska zawartość metali ciężkich została po raz pierwszy zauważona w tysiąc dziewięćset sześćdziesiątym trzecim roku i przez ponad dwie dekady [HD 122563] była najbardziej ubogą w metale znaną gwiazdą. Jej skład ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia ewolucji chemicznej galaktyk.

Gwiazda jest również wyjątkowa ze względu na to, że jest najjaśniejszą gwiazdą ubogą w metale, co czyni ją jedną z niewielu gwiazd populacji II widocznych gołym okiem. Około dwa tysiące piątego roku naukowcy odkryli w niej siedem nowych pierwiastków wychwytujących neutrony: Niob, molibden, ruten, pallad, srebro, prazeodym i samar.

Na miejscu piątym: BPS CS22892-0052,

nazywana Gwiazdą Snedena od nazwiska jej głównego obserwatora Chrisa Snedena z Uniwersytetu Teksańskiego w Austin, to kolejna starożytna gwiazda w galaktycznym halo Drogi Mlecznej. Gwiazda ta należy do klasy gwiazd znanych jako gwiazdy ultra-ubogie w metale, a konkretnie do rzadkiej podklasy gwiazd wzmocnionych wychwytem neutronów.

Ma około trzynaście miliardów lat i została odkryta za pomocą teleskopu Curtisa Schmidta w Międzyamerykańskim Obserwatorium Cerro Tololo w Chile. Znajduje się piętnaście tysięcy trzysta lat świetlnych od Ziemi w gwiazdozbiorze Wodnika.

Miejsce czwarte: HE 1523-0901

HE 1523-0901 jest najstarszą znaną gwiazdą w naszej galaktyce, Drodze Mlecznej. Szacowany wiek gwiazdy wynosi około trzynaście i dwie dziesiąte miliarda lat. W dwa tysiące siódmym roku Anna Frebel wykorzystała należący do Europejskiego Obserwatorium Południowego Bardzo Duży Teleskop do pomiaru obfitości pierwiastków promieniotwórczych uranu i toru. Następnie wykorzystała technikę podobną do metody datowania radiowęglowego używaną do datowania znalezisk archeologicznych, aby określić wiek gwiazdy. Naukowcy po raz pierwszy wykorzystali tor i uran wraz z trzema innymi pierwiastkami: europem, osmem i irydem, aby z powodzeniem określić wiek gwiazdy.

Na miejscu trzecim znalazła się gwiazda: SMSS 0313-6708

odkryta w ramach programu SkyMapper Southern Sky Survey w dwa tysiące czternastym roku. Położona jest na obrzeżach Drogi Mlecznej, w odległości około sześciu tysięcy lat świetlnych od Ziemi w Gwiazdozbiorze Węża Wodnego. Gwiazda została po raz pierwszy zidentyfikowana, zbadana i opisana przez australijskich naukowców z Australian National University. Jej wiek szacuje się na trzynaście i sześć dziesiątych miliarda lat. Posiada ona najmniejszą metaliczność, ze wszystkich odkrytych gwiazd.

Na drugim miejscu podium: BD +17° 3248

BD +17° 3248 to gwiazda wczesnej populacji II (znana również jako gwiazda uboga w metale), która znajduje się w halo galaktyki Drogi Mlecznej. Wiek gwiazdy szacuje się na około trzynaście i osiem dziesiątych miliarda lat z niepewnością wynoszącą cztery dziesiąte miliarda lat. Oznacza to, że podobnie jak inne stare gwiazdy, powstała niedługo po narodzinach wszechświata.

W swa tysiące drugim roku grupa naukowców odkryła, że BD +17° 3248 zawiera złoto, co było pierwszym przypadkiem odkrycia złota w gwieździe innej niż nasze Słońce. Naukowcy stwierdzili, że chociaż każda gwiazda prawdopodobnie zawiera śladowe ilości złota, był to pierwszy raz, kiedy byli w stanie potwierdzić obecność tego pierwiastka. Ten subgigant oddalony od Ziemi o około tysiąc lat świetlnych jest częścią gwiazdozbioru Herkulesa.

Na pierwszym miejscu naszego rankingu znalazła się gwiazda HD 140283,

Jest to obecnie najstarsza znana gwiazda. Ze względu na wiek, nazywana jest także Matuzalemem, od najstarszej postaci Starego Testamentu, która miała żyć aż dziewięćset sześćdziesiąt dziewięć lat. Naukowcy twierdzą, że gwiazda może mieć nawet czternaście i pół miliarda lat, ale to czyniłoby ją starszą niż obliczony wiek wszechświata, szacowany na około trzynaście i osiem dziesiątych miliarda lat. Gwiazda ta ma bardzo mało żelaza i składa się głównie z wodoru i helu. Taki skład wskazuje, że musiała uformować się, gdy w kosmosie dominowały hel i wodór, a żelazo nie było jeszcze wszechobecne. Gwiazda znajduje się w gwiazdozbiorze Wagi, blisko granicy Drogi Mlecznej z gwiazdozbiorem Wężownika i około sto dziewięćdziesiąt lat świetlnych od Ziemi.