Chłodny blask starych gwiazd

Przez całe dekady astronomowie starali się poznać najwcześniejszą historię Wszechświata, to co działo się w pierwszych milionach lat po Wielkim Wybuchu. Zrozumienie, w jaki sposób uformowały się pierwsze gwiazdy i ukształtowały pierwsze galaktyki, to sposób na spojrzenie w te dziecięce lata – oczywiście w skali kosmicznej.

Część zespołów poszukuje tych najstarszych gwiazd, spoglądając ku odległym galaktykom. Część zerka w sam środek Drogi Mlecznej. To właśnie tam mogą kryć się gwiazdy powstałe zaledwie kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu. Tak właśnie zrobili specjaliści z Uniwersytetu Cambridge oraz Australijskiego Uniwersytetu Narodowego, z którym współpracowali Polacy z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego z kierowanego przez prof. Andrzeja Udalskiego zespołu OGLE. Wyniki tych poszukiwań przedstawia najnowsze wydanie magazynu „Nature".

Tylko jak te stare gwiazdy rozpoznać wśród milionów innych? „Pierwsza generacja gwiazd, powstała 200–300 milionów lat po Wielkim Wybuchu, charakteryzuje się bardzo jednorodnym składem chemicznym – w postaci wodoru i helu oraz znikomej domieszki pierwiastków cięższych, które tworzą się dopiero w trakcie późniejszej ewolucji Wszechświata" – napisali polscy naukowcy. Wszystkie inne pierwiastki dopiero zostaną stworzone w sercach gwiazd, wyrzucone w przestrzeń wybuchami supernowych – aby trafić do gwiazd kolejnych generacji, a w przyszłości uformować planety.

Aby znaleźć najstarsze gwiazdy, naukowcy musieli szukać tych, które zawierają dużo wodoru i mało innych pierwiastków. Najlepszą strategią okazało się poszukiwanie gwiazd o świetle z... chłodnym, niebieskim zabarwieniem. O dziwo, dotąd takich gwiazd nie udawało się odszukać w centrum Galaktyki, widziano je jednak w jej zewnętrznych częściach.

Astronomowie skorzystali z australijskiego teleskopu SkyMapper, który wyśledził dla nich 14 tys. „podejrzanych" gwiazd. Kandydatki przebadano wówczas kolejnym, bardziej precyzyjnym teleskopem – w rezultacie w centrum Drogi Mlecznej namierzono 500 gwiazd o niewielkiej zawartości cięższych pierwiastków.

Kolejne badania pozwoliły zawęzić to grono do 23 gwiazd, które zaczęto analizować za pomocą spektrografu na 6,5-metrowym teleskopie w Las Campanas w Chile.

– Gdyby zebrać wszystkie metale na Słońcu i skompresować je do rozmiaru pięści, to co zawierają oglądane przez nas gwiazdy byłoby wielkości kamyczka – opisuje prowadzący te analizy dr Andrew Casey z Uniwersytetu Cambridge. – To jest zupełnie inny rodzaj gwiazd niż Słońce.

Kilka spośród podglądanych gwiazd zawiera ponad tysiąc razy mniej pierwiastków ciężkich niż Słońce.

Nie są to jednak najstarsze gwiazdy – ta chemiczna domieszka, „odcisk palca", świadczy o istnieniu jeszcze wcześniejszej generacji. Jak twierdzą naukowcy, gwiazdy pierwszego pokolenia znalazły swój kres w spektakularnej eksplozji – tzw. gwiazdy hipernowej, dziesięć razy potężniejszej niż „zwykłe" supernowe.

Ale wytypowanie potencjalnie „starych" gwiazd to tylko pół sukcesu. Nie wiadomo było, czy nie uformowały się one na obrzeżach Galaktyki, w tzw. halo, i nie podróżują właśnie przez centrum Drogi Mlecznej. Należało wyznaczyć ich orbitę wokół centrum Galaktyki.

I tu z pomocą przyszli Polacy z OGLE. – Niezwykle precyzyjne pomiary położenia gwiazd na rejestrowanych przez projekt OGLE obrazach nieba i długa baza czasowa obserwacji pozwoliły z dużą dokładnością śledzić ruchy gwiazd – komentuje dr Radosław Poleski pracujący obecnie w Uniwersytecie Stanowym Ohio.