Κάποτε, πριν από δισεκατομμύρια χρόνια, το Σύμπαν ήταν βυθισμένο στο απόλυτο σκοτάδι. Δεν υπήρχε φως μέχρι τη στιγμή που γεννήθηκαν τα πρώτα άστρα και άρχισαν να φωτίζουν το κοσμικό κενό, καθιστώντας το διάστημα διαφανές.
Κι όμως, όσο εντυπωσιακό κι αν ακούγεται, κανένα από αυτά τα πρώτα άστρα γνωστά ως Πληθυσμός III δεν έχει εντοπιστεί μέχρι σήμερα.
Τώρα, μια διεθνής ομάδα αστρονόμων έρχεται ένα βήμα πιο κοντά σε αυτή την κοσμική αυγή, ανακαλύπτοντας το «αμέσως επόμενο καλύτερο πράγμα»: ένα άστρο τόσο φτωχό σε βαριά στοιχεία, που φαίνεται να σχηματίστηκε αμέσως μετά την πρώτη γενιά άστρων.
Το άστρο αυτό, με την ονομασία PicII-503, ανήκει στον Πληθυσμό II μια εξαιρετικά σπάνια κατηγορία αρχαίων άστρων. Αυτό που το κάνει να ξεχωρίζει είναι πως πρόκειται για το πιο φτωχό σε σίδηρο άστρο που έχει βρεθεί ποτέ εκτός του Γαλαξία μας.
Η ανακάλυψη έγινε σε έναν αρχαίο νάνο γαλαξία, ηλικίας άνω των 10 δισεκατομμυρίων ετών, προσφέροντας ένα μοναδικό παράθυρο στο παρελθόν του Σύμπαντος.
«Η ανακάλυψη ενός άστρου που διατηρεί ξεκάθαρα τα βαριά στοιχεία από τα πρώτα άστρα ήταν στο όριο αυτού που θεωρούσαμε δυνατό», δηλώνει ο αστροφυσικός Anirudh Chiti από το Πανεπιστήμιο Stanford.
«Το PicII-503 μάς προσφέρει μια πρωτοφανή ματιά στην αρχική παραγωγή στοιχείων σε ένα πρωταρχικό σύστημα».
Πώς γεννήθηκαν τα πρώτα στοιχεία
Στις απαρχές του Σύμπαντος, υπήρχαν μόνο δύο βασικά στοιχεία: υδρογόνο και ήλιο. Τα πρώτα άστρα λειτούργησαν σαν κοσμικά «εργοστάσια», συντήκοντας αυτά τα στοιχεία και δημιουργώντας βαρύτερα μέχρι και τον σίδηρο.
Όταν όμως εξαντλούσαν τα καύσιμά τους, κατέρρεαν και εκρήγνυνταν ως υπερκαινοφανείς (supernova), εκτοξεύοντας τα νέα αυτά στοιχεία στο διάστημα.
Ακόμη πιο βαριά στοιχεία σχηματίζονταν μέσα σε αυτές τις εκρήξεις, εμπλουτίζοντας το αέριο από το οποίο δημιουργήθηκαν οι επόμενες γενιές άστρων.
Έτσι, όσο νεότερο είναι ένα άστρο, τόσο περισσότερα «μέταλλα» περιέχει. Τα αρχαιότερα, αντίθετα, είναι φτωχά σε αυτά.
Ένα απολίθωμα από την αυγή του χρόνου
Το PicII-503 βρίσκεται περίπου 150.000 έτη φωτός μακριά, στον μικρό και αμυδρό νάνο γαλαξία Pictor II, ο οποίος περιφέρεται γύρω από τον Γαλαξία μας.
Ο συγκεκριμένος γαλαξίας θεωρείται «απολιθωμένος», καθώς δεν έχει σχηματίσει νέα άστρα εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια. Αυτό τον καθιστά ιδανικό «κοσμικό εργαστήριο» για την αναζήτηση αρχέγονων άστρων.
Οι επιστήμονες εντόπισαν το PicII-503 χρησιμοποιώντας δεδομένα από την έρευνα MAGIC, με τη βοήθεια της Dark Energy Camera στο τηλεσκόπιο Víctor M. Blanco.
Τα αποτελέσματα ήταν εντυπωσιακά:
-43.000 φορές λιγότερος σίδηρος από τον Ήλιο
-160.000 φορές λιγότερο ασβέστιο
-Εντυπωσιακά υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα (3.000 φορές μεγαλύτερη σε σχέση με τα παραπάνω στοιχεία)
Το «δακτυλικό αποτύπωμα» μιας αρχαίας έκρηξης
Αυτή η παράξενη χημική σύσταση δεν είναι τυχαία. Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι το άστρο σχηματίστηκε από τα υπολείμματα μιας ασυνήθιστα ασθενούς υπερκαινοφανούς.
Σε μια τέτοια έκρηξη, τα βαριά στοιχεία όπως ο σίδηρος και το ασβέστιο «πέφτουν» πίσω στο υπόλειμμα του άστρου, ενώ τα ελαφρύτερα, όπως ο άνθρακας, διαφεύγουν στο διάστημα.
Αν η έκρηξη ήταν πιο ισχυρή, τα στοιχεία θα είχαν εκτοξευθεί εκτός του γαλαξία και το PicII-503 δεν θα είχε ποτέ σχηματιστεί.
Τι σημαίνει αυτό για τον Γαλαξία μας
Η ανακάλυψη δεν αφορά μόνο το μακρινό παρελθόν. Μπορεί να βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα τα αρχαία άστρα που βρίσκονται στο άλω του δικού μας Γαλαξία.
Ο Γαλαξίας μας έχει «καταπιεί» πολλούς μικρότερους γαλαξίες στο παρελθόν — και συνεχίζει να το κάνει. Είναι πιθανό ότι και ο Pictor II θα έχει κάποτε την ίδια μοίρα.
«Αυτό που με ενθουσιάζει περισσότερο είναι ότι παρατηρήσαμε άμεσα ένα αποτέλεσμα της πρώτης παραγωγής στοιχείων στο Σύμπαν», τονίζει ο Chiti.
«Ταυτόχρονα, η ανακάλυψη συνδέεται με τα αρχαιότερα άστρα του Γαλαξία μας, αποκαλύπτοντας την κοινή τους καταγωγή από τα πρώτα άστρα».
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Nature Astronomy, ανοίγοντας ένα νέο κεφάλαιο στην κατανόηση της κοσμικής ιστορίας.
Με πληροφορίες από το Science Alert
