Преди милиарди години Вселената е тънела в пълен мрак. Едва когато се появяват първите звезди, космосът започва да „просветлява“ и светлината започва да се разпространява свободно.
Любопитното е, че нито една от тези най-ранни звезди, известни като Population III, никога не е била открита.
Сега обаче астрономите са идентифицирали най-близкото до тях нещо: звезда с толкова беден химичен състав, че вероятно се е формирала почти веднага след поколението, което е променило Вселената.
Такива звезди се наричат Population II и са изключително редки. Конкретната звезда, кръстена PicII-503, е особено впечатляваща – това е най-бедната на желязо звезда, откривана извън Млечния път, намираща се в древна галактика джудже на възраст над 10 милиарда години.
„Откриването на звезда, която недвусмислено съхранява тежките елементи от първите звезди, е на границата на възможното, като се има предвид колко редки са тези обекти“, казва астрофизикът Анируд Чити от Станфордския университет.
„PicII-503 се отличава с най-ниското съдържание на желязо, измервано досега в свръхбледа галактика джудже. Тя ни дава безпрецедентен поглед към ранното образуване на елементи в първична космическа система.“
Вселената няма център, така че ако първите звезди все още съществуваха, те биха били разпределени сравнително равномерно в пространството.
Смята се обаче, че звездите от Population III са били много по-масивни от днешните и съответно са имали изключително кратък живот.
В ранната Вселена почти не е имало разнообразие от елементи – основно водород и хелий.
Когато се появяват първите звезди, те започват да „изковават“ по-тежки елементи в ядрата си, достигайки до желязо.
Когато изчерпят горивото си, тези звезди избухват като свръхнови, като разпръскват създадените елементи в космоса. В самите експлозии се формират и още по-тежки елементи.
Тези по-тежки елементи – наричани от астрономите „метали“ – се смесват с газа, от който се раждат следващите поколения звезди. Колкото по-млада е една звезда, толкова повече „метали“ съдържа. По-старите звезди, обратно, са много по-бедни на такива елементи.
PicII-503 се намира на около 150 000 светлинни години от нас, в малка и слаба галактика джудже, обикаляща около Млечния път, наречена Pictor II. Тя е т.нар. „фосилна“ галактика – всички нейни звезди са изключително стари и в продължение на милиарди години не са се образували нови.
Това я прави идеално място за търсене на звезди, формирани от остатъците на първите звезди – точно това правят Чити и колегите му.
Те използват данни от изследването MAGIC, събрани с камерата Dark Energy Camera на 4-метровия телескоп "Виктор М. Бланко", за да открият звезди с изключително ниско съдържание на метали.
PicII-503 се откроява ясно. Анализът на спектъра ѝ показва, че съдържа около 43 000 пъти по-малко желязо от Слънцето и около 160 000 пъти по-малко калций. За сметка на това съдържанието на въглерод е изключително високо – около 3000 пъти повече спрямо тези елементи.
Толкова ниското съдържание на тежки елементи показва, че звездата най-добре се вписва в характеристиките на Population II. Това означава, че вероятно се е образувала от газ, обогатен от първите звезди.
Този химичен дисбаланс е важна следа. Той подсказва, че звездата е възникнала от остатъците на необичайно слаба свръхнова, при която по-тежките елементи като желязо и калций са се върнали обратно в остатъка, докато по-леките, като въглерод, са се разпръснали в космоса.
Ако експлозията беше по-мощна, елементите щяха да бъдат изхвърлени с толкова висока скорост, че малка галактика като Pictor II не би могла да ги задържи – и PicII-503 нямаше да се образува.
Откритието може да ни каже нещо и за древните звезди в ореола на Млечния път. С течение на времето нашата галактика е „погълнала“ множество по-малки галактики и този процес продължава. В бъдеще Pictor II вероятно ще сподели същата съдба.
„Най-вълнуващото за мен е, че наблюдаваме резултат от самото начало на образуването на елементите в първична галактика – това е фундаментално наблюдение“, казва Чити.
„Освен това това откритие се свързва пряко с особеностите, които виждаме при звездите с най-ниско съдържание на метали в ореола на Млечния път, и ни помага да разберем произхода им и връзката им с първите звезди.“
Изследването е публикувано в списанието Nature Astronomy.
