Astronomii au descoperit urmele primelor stele din Univers

Observarea de către Gemini a unui quasar îndepărtat dezvăluie dovezi ale unei stele de primă generație care a murit într-o explozie de tip super-supernovă, au anunțat cercetătorii.

Este posibil ca astronomii să fi descoperit rămășițele chimice străvechi ale primelor stele care au luminat Universul. Folosind o analiză inovatoare a unui quasar îndepărtat observat de telescopul Gemini North de 8,1 metri din Hawai’i, operat de NOIRLab al NSF, cercetătorii au descoperit un raport neobișnuit de elemente care, susțin ei, ar putea proveni doar din resturile produse de explozia atotcuprinzătoare a unei stele de prima generație cu masa solară de 300 de stele.

• Iată cum o simplă cană cu ceai poate deveni un detector de particule!
• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee

Primele stele s-au format probabil atunci când Universul avea doar 100 de milioane de ani, mai puțin de un procent din vârsta sa actuală.

Aceste prime stele – cunoscute sub numele de Populația III – aveau o masă atât de titanică încât, atunci când și-au încheiat viața sub formă de supernove, s-au sfâșiat singure, însămânțând spațiul interstelar cu un amestec distinct de elemente grele.

Cu toate acestea, în ciuda deceniilor de căutări asidue ale astronomilor, nu au existat până acum dovezi directe ale acestor stele primordiale.

Dovezi ale unei stele de primă generație

În noul studiu, publicat în The Astrophysical Journal, cercetătorii analizează unul dintre cei mai îndepărtați quasari cunoscuți cu ajutorul telescopului Gemini North, unul dintre cele două telescoape identice care alcătuiesc Observatorul Internațional Gemini, operat de NOIRLab al NSF, astronomii cred acum că au identificat materialul rezultat în urma exploziei unei stele de primă generație.

Folosind o metodă inovatoare pentru a deduce elementele chimice conținute în norii din jurul quasarului, aceștia au observat o compoziție extrem de neobișnuită – materialul conținea de peste 10 ori mai mult fier decât magneziu, comparativ cu raportul dintre aceste elemente găsite în Soarele nostru.

Cercetătorii cred că cea mai probabilă explicație pentru această caracteristică uimitoare este că materialul a fost lăsat în urmă de o stea de primă generație care a explodat ca o supernovă. Aceste versiuni remarcabil de puternice ale exploziilor de supernove nu au fost niciodată observate, dar se presupune că reprezintă sfârșitul vieții pentru stelele gigantice cu mase între 150 și 250 de ori mai mari decât cea a Soarelui.

Exploziile de supernove cu instabilitate de pereche au loc atunci când fotonii din centrul unei stele se transformă spontan în electroni. Această conversie reduce presiunea radiației în interiorul stelei, permițând gravitației să o depășească și conducând la colaps și la explozia ulterioară.

Cum a murit steaua de primă generație?

Spre deosebire de alte supernove, aceste evenimente dramatice nu lasă rămășițe stelare, cum ar fi o stea neutronică sau o gaură neagră, ci aruncă tot materialul în mediul înconjurător. Există doar două moduri de a găsi dovezi ale acestora.

Prima este de a prinde o supernovă cu instabilitate în momentul în care se produce, ceea ce este o întâmplare foarte puțin probabilă. Cealaltă modalitate este de a identifica semnătura lor chimică din materialul pe care îl ejectează în spațiul interstelar.

Pentru cercetările lor, astronomii au studiat rezultatele unei observații anterioare realizate de telescopul Gemini North de 8,1 metri, folosind Gemini Near-Infrared Spectrograph (GNIRS).

Un spectrograf împarte lumina emisă de obiectele cerești în lungimile de undă constitutive, care poartă informații despre elementele pe care le conțin obiectele.

Indicii despre cum a ajuns să evolueze materia din Univers

Gemini este unul dintre puținele telescoape de dimensiunea sa care dispune de echipamente adecvate pentru a efectua astfel de observații.

Căutări de dovezi chimice pentru o generație anterioară de stele de populație III de masă mare au fost efectuate anterior printre stelele din haloul Căii Lactee și cel puțin o identificare a fost prezentată în 2014.

Cu toate acestea, Yoshii și colegii săi consideră că noul rezultat oferă cea mai clară semnătură a unei supernove cu instabilitate de pereche, pe baza raportului extrem de scăzut al abundenței magneziului față de fier prezentat în acest quasar, scrie EurekAlert.

Dacă aceasta este într-adevăr dovada uneia dintre primele stele și a rămășițelor unei supernove cu instabilitate de pereche, această descoperire va contribui la completarea imaginii noastre despre modul în care materia din Univers a ajuns să evolueze în ceea ce este astăzi, inclusiv noi. Pentru a testa această interpretare mai amănunțit, sunt necesare multe alte observații pentru a vedea dacă și alte obiecte au caracteristici similare.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Cum influențează „copilăria” stelelor evoluția lor?

Ce s-a întâmplat cu lumina stelei Betelgeuse în 2019? Astronomii au elucidat misterul

De ce sclipesc stelele?

Ce sunt stelele și cât de mult trăiesc?