Hoewel we, terwijl we verder en dieper in de lucht kijken, altijd naar het verleden kijken, zijn er andere manieren om informatie te verkrijgen over de oude geschiedenis van het universum. Lage massa, lage metalen sterren zijn mogelijk overblijfselen van het vroege heelal en bevatten waardevolle informatie over de omgeving van dat vroege heelal.
De logica van stellaire archeologie houdt in dat generaties sterren worden gevolgd tot de allereerste sterren die in ons universum zijn gezien. Sterren die in recente tijdperken zijn geboren, zeg maar in de afgelopen vijf of zes miljard jaar, noemen we Populatie I-sterren - waaronder onze zon. Deze sterren zijn geboren uit een interstellair medium (d.w.z. gaswolken, enz.) Dat was ontstaan door de doodsstrijd van een vorige generatie sterren die we Populatie II-sterren noemen.
Populatie II-sterren zijn geboren uit een interstellair medium dat misschien 12 of 13 miljard jaar geleden bestond - en dat was ontstaan door de doodsstrijd van Populatie III-sterren, de eerste sterren die ooit in ons universum zijn gezien.
En als ik zeg doodsstrijd die het interstellaire medium zaait dit omvat sterren van gemiddelde grootte die aan het einde van hun rode gigantische fase uit een planetaire nevel blazen - of grotere sterren die als supernovae exploderen.
Zo komt bijvoorbeeld de spectrale signatuur met laag metaalgehalte van HE 0107-5240 overeen met die voorspelde voor een zeer vroege populatie II-ster met een lage massa, opgebouwd uit de eindproducten van een populatie III-supernova.
Dit is ongeveer zo dichtbij als we alle informatie over populatie III-sterren kunnen verzamelen. Telescopen die dieper in de ruimte kunnen kijken (en dus verder terug in de tijd kunnen kijken) kunnen er uiteindelijk een zien, maar het is onwaarschijnlijk dat ze er nog zijn. Volgens de theorie zijn Populatie III-sterren gevormd uit een homogeen interstellair medium van waterstof en helium. De homogeniteit van dit medium betekende dat alle gevormde sterren allemaal massief waren - in de orde van honderden zonnemassa's.
Sterren van deze schaal hebben niet alleen een korte levensduur, maar exploderen met zo'n kracht dat de ster zichzelf letterlijk aan stukken blaast als een 'paarinstabiliteit'-supernova - waardoor er geen overblijvende neutronenster of zwart gat achterblijft. Supernova SN2006gy was waarschijnlijk een supernova met paarinstabiliteit - die de laatste adem van de populatie III-sterren nabootste die meer dan 13 miljard jaar geleden leefde.
Pas nadat Populatie III-sterren het interstellaire medium met zwaardere elementen hadden bezaaid, resulteerde koeling door fijne structuren in een verstoring van het thermische evenwicht en fragmentatie van gaswolken - waardoor kleinere, en dus langerlevende, Populatie II-sterren konden worden geboren.
Rond de Melkweg vinden we heel oude Populatie II-sterren in een baan om dwergstelsels. Deze sterren komen ook veel voor in de galactische halo en in bolhopen. In ‘de ingewanden’ van de melkweg vinden we echter veel jonge populatie I-sterren.
Dit alles leidt tot de opvatting dat de Melkweg een zwaartekrachtshub is die bijna net zo oud is als het universum zelf - dat gestaag in omvang is gegroeid en zichzelf er jong uit heeft laten zien door een vast dieet van oude dwergstelsels te behouden - die, zonder een dergelijke dieet, zijn grotendeels onveranderd gebleven sinds hun vorming in het vroege universum.
Verder lezen:
A. Frebel. Stellaire archeologie - Het universum verkennen met metaalarme sterren http://arxiv4.library.cornell.edu/abs/1006.2419
