Παλιά αστέρια φωτίζουν τη δημιουργία των στοιχείων στο Σύμπαν

Από σελίδα του PhysicsWeb, 31 Οκτωβρίου 2002

Τα αστέρια στις πρώτες στιγμές του Κόσμου οφείλουν να περιέχουν μικρές μόνο ποσότητες στοιχείων βαρύτερων από το ήλιο, αλλά άφθονο υδρογόνο και ήλιο. Εντούτοις, πιο παλιά, οι αστρονόμοι δεν μπορούσαν να βρουν αστέρια που να περιέχουν μέταλλα λιγότερο από το 1/10.000 της ποσότητας που έχει ο ήλιος μας. Στα αρχαία όμως αστέρια, που υπήρχαν στο νεογέννητο Γαλαξία μας, αναμενόταν μια ποσότητα μετάλλων πολύ μικρότερη από αυτή. Τώρα όμως ο Norbert Christlieb και οι συνάδελφοί του στο Πανεπιστήμιο του Αμβούργου έχουν βρει ένα απόμακρο και πολύ παλιό αστέρι, που περιέχει μόνο το 1/200.000 της ποσότητας των μετάλλων που έχει ο ήλιος μας, δηλαδή είναι πολύ φτωχό σε μέταλλα (Nature Ν. Christlieb και λοιποί 2002 419 904).

Αυτό το αστέρι, το HE0107-5240, το οποίο είναι το αρχαιότερο που έχει ανακαλυφθεί ποτέ στο Γαλαξία μας, η ηλικία του είναι περίπου 14 δισεκατομμυρίων ετών, η ηλικία του δηλαδή συγκρίνεται με την ηλικία του Σύμπαντος.

Το νεοευρεθέν γιγαντιαίο αστέρι είναι σπάνιο επειδή αντίθετα από τα νεώτερα αστέρια είναι ουσιαστικά πολύ φτωχό σε μέταλλα. Είναι από την πρώτη γενεά των αστεριών, που έγιναν από τα απλά στοιχεία που δημιουργήθηκαν στο Big Bang.

Γράφοντας στο περιοδικό Nature οι ερευνητές λένε, "Αυτά τα παλαιά αστέρια θα μας δώσουν κρίσιμα στοιχεία για την ιστορία του σχηματισμού των αστεριών και τη σύνθεση των χημικών στοιχείων στο αρχικό Σύμπαν. Και προσθέτουν: "Εάν θα μπορούσαν να βρεθούν αρκετά αστέρια χωρίς μέταλλα, αυτό θα επέτρεπε την άμεση μελέτη του αρχέγονου αερίου από τη Μεγάλη Έκρηξη".

Μετά από το Big Bang, το Σύμπαν αποτελέστηκε από τα συνήθη αέρια υδρογόνα, λίγο ήλιο και λίγο λίθιο, έτσι τα πρώτα αστέρια που σχηματίσθηκαν περιείχαν μόνο αυτά τα στοιχεία.

Η πρώτη γενεά των αστεριών μετέτρεψε αυτά τα ελαφρύτερα στοιχεία σε βαρύτερα όπως τον άνθρακα, τον φώσφορο, το σίδηρο και το μόλυβδο (που τα γνωρίζουμε ως μέταλλα).

Όταν εκείνα τα πρώτα αστέρια όταν εξερράγησαν (supernova) "μόλυναν" τον Κόσμο με αυτά τα βαρύτερα στοιχεία, τα οποία αργότερα συμμετείχαν στην παραγωγή των πιο πρόσφατων αστεριών - όπως συμβαίνει με τον ήλιο μας.

Η ύπαρξη των αστεριών με μηδενικό ή πολύ χαμηλό περιεχόμενο μετάλλων έχει προβλεφθεί για δεκαετίες, αλλά δεν είχε βρεθεί ποτέ κανένα, οδηγώντας μερικούς να υποψιαστούν δεν υπήρξαν ποτέ - μέχρι την ανακάλυψη αυτού του παλαιότερου άστρου.

Το άστρο που ερευνήθηκε όμως από τον Christlieb και τους συναδέλφους του, που ονομάζεται  HE0107-5240, είναι μέρος του φωτοστεφάνου ή άλως του Γαλαξία μας. Προσδιορίστηκε ως αστέρι πιθανά φτωχό σε μέταλλα από μια φασματοσκοπική έρευνα, που πραγματοποιήθηκε στον ουρανό του Νότιου Ημισφαίριου (Το άστρο βρίσκεται στην κατεύθυνση του Νότιου αστερισμού Phoenix , σε μια απόσταση περίπου 36.000 έτη φωτός).

Προέκυψε δε από μια συνεργασία μεταξύ του Πανεπιστημίου του Αμβούργου και του Ευρωπαϊκού Νότιου Παρατηρητήριου (ESO). Αυτή η έρευνα είναι πιο ευαίσθητη και μερικές δεκάδες φορές μεγαλύτερη από τις πιο πρόσφατες έρευνες.

Η ομάδα του Christlieb πραγματοποίησε τις πιο καθαρές φασματοσκοπικές μετρήσεις του άστρου στο Παρατηρητήριο Siding Spring των 2.3m στην Αυστραλία και σε ένα από τα τηλεσκόπια των 8m στο Μεγάλο Τηλεσκόπιο ESO στη Χιλή. Αυτά τα αποτελέσματα εμφάνισαν ότι το άστρο είναι πράγματι φτωχό σε μέταλλα. Περιέχει μόνο το 1/200.000 του ποσού του μετάλλου πάνω στον ήλιο και ακόμα και οι ισχυρότερες μεταλλικές φασματικές γραμμές της είναι εξαιρετικά εξασθενημένες.

Η ομάδα χρησιμοποιεί αυτήν την περίοδο το Παρατηρητήριο Siding Spring για να ερευνήσει κι άλλα υποψήφια άστρα φτωχά σε μέταλλα. Τέτοια αστέρια θα πρέπει να παράσχουν σημαντικές πληροφορίες για το σχηματισμό των αστεριών και μπορούν επίσης να οδηγήσουν σε μια βελτιωμένη εκτίμηση της ηλικίας του Σύμπαντος.

"Η εύρεση των αστεριών των φτωχών σε περιεκτικότητα μετάλλων πρέπει να μας βοηθήσει να καταλάβουμε καλύτερα την εποχή του πρώτου σχηματισμού των αστεριών, δεδομένου ότι αυτά τα αστέρια είναι οι καλύτεροι άμεσοι μάρτυρες αυτής της εποχής ", λέει ο Christlieb.