Volgens de meest algemeen aanvaarde kosmologische theorie vormden de eerste sterren in ons heelal ongeveer 150 tot 1 miljard jaar na de oerknal. In de loop van de tijd kwamen deze sterren samen om bolvormige sterrenhopen te vormen, die langzaam samensmolten tot de eerste sterrenstelsels - inclusief onze eigen Melkweg. Astronomen zijn al geruime tijd van mening dat dit proces zo'n 13,51 miljard jaar geleden voor ons sterrenstelsel is begonnen.
Volgens deze theorie geloofden astronomen dat de oudste sterren in het heelal kortstondige massieve sterren waren die sindsdien zijn gestorven. Een team van astronomen van de Johns Hopking University ontdekte onlangs echter een ster met een lage massa in de "dunne schijf" van de Melkweg die ongeveer 13,5 miljard jaar oud is. Deze ontdekking geeft aan dat enkele van de vroegste sterren in het heelal in leven zouden kunnen zijn en beschikbaar zijn voor studie.
Deze ster werd ontdekt als metgezel van 2MASS J18082002–5104378, een subgigant die ongeveer 1.950 lichtjaar van de aarde verwijderd is (in het sterrenbeeld Ara) en een laag metaalgehalte heeft (metalliciteit). Toen het voor het eerst werd waargenomen in 2016, merkte het ontdekkingsteam ongewoon gedrag op dat ze toeschreven aan het bestaan van een onzichtbare metgezel - mogelijk een neutronenster of een zwart gat.
Omwille van hun studie, die onlangs is gepubliceerd in The Astrophysical Journalobserveerde het John Hopkins-team dit sterrenstelsel tussen 2016 en 2017 met behulp van de Magellan-telescopen op het Las Campanas-observatorium in Chili. Nadat ze spectra van het systeem hadden waargenomen, konden ze de aanwezigheid van een uiterst zwakke secundaire ster onderscheiden, die sindsdien is aangeduid als 2MASS J18082002–5104378 B.
Gecombineerd met radiale snelheidsmetingen van zijn primaire, die massaschattingen opleverden, stelde het team vast dat de ster een ster met een lage massa en een extreem lage metalliciteit is. Op basis van het lage metaalgehalte hebben ze ook vastgesteld dat het 13,5 miljard jaar oud is, waarmee het de oudste tot nu toe arme ultraarme ster is. Dit betekent dat de ster in kosmische termen een enkele generatie verwijderd is van de oerknal.
Zoals Kevin Schlaufman - een assistent-professor in de natuurkunde en astronomie en de hoofdauteur van de studie - in een JHU Hub-persbericht aangaf, was dit een uiterst onverwachte vondst. 'Deze ster is misschien één op de tien miljoen', zei hij. "Het vertelt ons iets heel belangrijks over de eerste generaties sterren."
Terwijl astronomen in het verleden 30 oude ultrametaalarme sterren hebben gevonden, hadden ze allemaal de geschatte massa van de zon. De ster Schlaufman en zijn team ontdekten echter slechts 14% van de massa van de zon (waardoor het een M-type rode dwerg is). Bovendien bleken alle eerder ontdekte ultralage metallische sterren in ons sterrenstelsel banen te hebben die hen over het algemeen tot het galactische vlak brachten.
Dit nieuw ontdekte sterrenstelsel draait echter om ons sterrenstelsel in een cirkelvormige baan (zoals onze zon), die relatief dicht bij het vlak blijft. Deze ontdekking daagt een aantal astronomische conventies uit en opent ook een aantal zeer interessante mogelijkheden voor astronomen.
Astronomen theoretiseren bijvoorbeeld al lang dat de vroegste sterren die na de oerknal worden gevormd (bekend als Populatie III-sterren) volledig zouden zijn samengesteld uit de meest elementaire elementen - d.w.z. waterstof, helium en kleine hoeveelheden lithium. Deze sterren produceerden vervolgens zwaardere elementen in hun kernen die in het heelal vrijkwamen toen ze het einde van hun levensduur bereikten en explodeerden als supernovae.
De volgende generatie te vormen sterren bestond voornamelijk uit dezelfde basiselementen, maar omvatte ook wolken van deze zwaardere elementen van de vorige generatie sterren in hun samenstelling. Deze sterren creëerden zwaardere elementen die ze vervolgens aan het einde van hun levensduur loslieten, waardoor de metalliciteit van sterren in het heelal bij elke volgende generatie geleidelijk toeneemt.
Kortom, astronomen geloofden tot voor kort in de late jaren negentig dat alle vroegste sterren (die massief en van korte duur zouden zijn geweest) lang zijn uitgestorven. In de afgelopen decennia zijn astronomische simulaties uitgevoerd die hebben aangetoond dat er vanaf de vroegste generatie nog steeds lichte massa-sterren zouden kunnen bestaan. In tegenstelling tot gigantische sterren, kunnen dwergen met een lage massa (zoals rode dwergen) tot wel biljoenen jaren leven.
De ontdekking van deze nieuwe ultra-metaalarme ster bevestigt niet alleen deze mogelijkheid, maar geeft ook aan dat er nog veel meer sterren in ons sterrenstelsel kunnen zijn met een zeer lage massa en een zeer lage metalliciteit - wat in feite enkele van de allereerste sterren van het universum zouden kunnen zijn . Zoals Schlaufman aangaf:
'Als onze conclusie juist is, dan kunnen er sterren met een lage massa bestaan die uitsluitend de uitkomst van de oerknal hebben. Ook al hebben we in onze melkweg nog geen dergelijk object gevonden, het kan bestaan. ”
Als dat waar is, kunnen astronomen hierdoor bestuderen hoe de omstandigheden waren kort na de oerknal en voor het einde van de 'donkere middeleeuwen'. Deze periode, die tot ongeveer 1 miljard jaar na de oerknal duurde, is ook het moment waarop de vroegste sterren en sterrenstelsels zich begonnen te vormen, maar is nog steeds niet toegankelijk voor onze krachtigste telescopen. Maar met sterren die overleven uit deze zeer vroege periode van kosmische evolutie, kunnen astronomen eindelijk een kijkje nemen in dit mysterieuze tijdperk.
Zorg ervoor dat je geniet van deze video die de baan van 2MASS J18082002–5104378 B illustreert rond de Melkweg, met dank aan JHU:
