Studenci astronomii odkryli jedną z najstarszych gwiazd we Wszechświecie. Powstała kilka miliardów lat po Wielkim Wybuchu
Nic nie wskazywało na to, że 21 marca 2025 roku zapisze się w historii astronomii. A tym bardziej, że historię tę napisze grupa dziesięciorga studentów profesora Alexander Ji z Uniwersytetu w Chicago uczących się analizować dane astronomiczne. Jednak to właśnie oni odkryli jedną z najstarszych gwiazd we Wszechświecie. Gwiazdę, która powstała w satelitarnej galaktyce, a następnie przemieściła się do Drogi Mlecznej.
„Field Course in Astrophysics”, taką nazwę nosi kurs astronomii prowadzony przez prof. Alexa Ji – zastępcę kierownika naukowego projektu SDSS-V. Zajęcia prowadzone są przy wsparciu doktorantów Hillary Andales i Pierre’a Thibodeaux.
Kurs jest integralną częścią nauczania studentów studiów licencjackich z astronomii na Uniwersytecie Chicagowskim. Jednak ubiegłoroczni kursanci dokonali czegoś absolutnie niebywałego – odnaleźli gwiazdę należącą do tzw. drugiej populacji gwiazd. Czyli takich, które powstały m.in. z gazu uwolnionego przez supernowe pierwszych gwiazd, jakie powstały po Wielkim Wybuchu. – Ci studenci odkryli coś więcej niż tylko najczystszą gwiazdę. Odkryli swoje niezbywalne prawo do uprawiania fizyki – skomentowała odkrycie Juna Kollmeier, dyrektor SDSS-V.
Narodziny gwiazdy
SDSS to działający od ćwierć wieku międzynarodowy program współpracy ponad 75 instytucji naukowych z całego świata, którego celem jest udostępnianie danych obserwacyjnych szerokiej społeczności naukowej. W najnowszej fazie projekt wykorzystuje zautomatyzowane zbierania widm milionów obiektów na niebie, co pomaga lepiej zrozumieć, jak gwiazdy, czarne dziury i galaktyki powstają i ewoluują. Na danych z SDSS-V pracuje również prof. Ji oraz jego studenci.
W czasie wiosennej przerwy wyjechali oni do obserwatorium Carnegie Science w Chile, gdzie korzystali z instrumentu MIKE (Magellan Inamori Kyocera Echelle) na teleskopach Magellana. Pierwsza noc obserwacyjna odbyła się 21 marca 2025 roku. I już tej nocy druga obserwowana gwiazda – SDSSJ0715-7334 – okazała się tą najważniejszą.
SDSSJ0715-7334 składa się niemal wyłącznie z wodoru i helu. Taki skład wskazuje, że jest jedną z najstarszych gwiazd, jakie kiedykolwiek zaobserwowano. Po powstaniu Wszechświata w Wielkim Wybuchu przestrzeń była wypełniona gorącą, gęstą mgłą plazmy składającej się z małych jąder atomowych i swobodnych elektronów.
Około 300 000 lat po Wielkim Wybuchu Wszechświat ochłodził się na tyle, że protony i elektrony mogły połączyć się, tworząc neutralny wodór oraz niewielkie ilości helu. To właśnie z gęstych skupisk tego pierwotnego wodoru i helu narodziły się pierwsze gwiazdy, znane jako populacja III.
Pierwsze supernowe
Pierwiastki cięższe od helu nie były szeroko rozpowszechnione we Wszechświecie aż do momentu, gdy te gwiazdy umarły. Gwiazda SDSSJ0715-7334 zawiera jedynie 0,005% ilości metali obecnych w naszym Słońcu, co czyni ją najmniej „metaliczną” gwiazdą kiedykolwiek zaobserwowaną — ponad dwukrotnie uboższą w metale niż poprzedni rekordzista. Właśnie to wskazuje na jej wiek. Bo jeśli gwiazda prawie nie zawiera pierwiastków cięższych niż wodór i hel, oznacza, że powstała z materii jeszcze przed większością takich eksplozji supernowych. Czyli należy do jednych z pierwszych pokoleń gwiazd we Wszechświecie.
Analiza orbity gwiazdy wykazała, że powstała on w Wielkim Obłoku Magellana, a następnie miliardy lat temu przemieściła się do Drogi Mlecznej. Profesor Ji określa ją „starożytnym imigrantem”.
Świadek początków
– Ten starożytny imigrant daje nam bezprecedensowy wgląd w warunki panujące we wczesnym Wszechświecie. Projekty oparte na dużych zbiorach danych, takie jak SDSS, umożliwiają studentom bezpośrednie uczestnictwo w takich odkryciach – powiedział wykładowca.
Kiedyś SDSSJ0715-7334 była gwiazdą o małej masie, podobną do Słońca. Jednak ten wiekowy obiekt zakończył już etap ciągu głównego i stał się czerwonym olbrzymem zbliżającym się do końca życia. Jednak przetrwał wystarczająco długo, by dostarczyć nam wiedzy o odległych epokach.
Źródło: Nature
Nasza autorka
Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka
Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.