Astronomowie mogli zidentyfikować najbardziej obiecującą kandydatkę na gwiazdy III populacji, czyli pierwszą generację gwiazd, która zapaliła się po Wielkim Wybuchu. Te prymitywne olbrzymy od dawna są celem badaczy, a niedawna analiza odległej galaktyki LAP1-B dostarcza kuszącej wskazówki.
Jakie były gwiazdy Populacji III?
W przeciwieństwie do gwiazd, które obserwujemy dzisiaj – znanych jako gwiazdy populacji I – uważa się, że gwiazdy populacji III powstały w radykalnie innym środowisku. Powstały z prymitywnego gazu składającego się głównie z wodoru i helu, zanim Wszechświat rozproszył cięższe pierwiastki poprzez supernowe i wiatry gwiazdowe. W rezultacie zakłada się, że te pierwsze gwiazdy były znacznie większe i gorętsze niż ich współczesne odpowiedniki.
Galaktyka LAP1-B i soczewkowanie grawitacyjne
Potencjalne odkrycie wynika z obserwacji LAP1-B, odległej galaktyki znajdującej się z przesunięciem ku czerwieni 6,6. To przesunięcie ku czerwieni wskazuje, że obserwujemy LAP1-B taką, jaka istniała zaledwie 800 milionów lat po Wielkim Wybuchu – na niezwykle wczesnym etapie ewolucji Wszechświata. Dostrzeżenie tak odległego obiektu było możliwe jedynie dzięki zjawisku zwanemu soczewkowaniem grawitacyjnym. Pobliska gromada galaktyk działała jak kosmiczne szkło powiększające, zaginając i wzmacniając światło LAP1-B, dzięki czemu było widoczne dla Teleskopu Jamesa Webba (JWST).
„Wszechświat jest pełen prymitywnych formacji gwiazdowych” – wyjaśnia Elie Visbal z Uniwersytetu w Toledo. „Jednak tak naprawdę możemy badać Wszechświat jedynie w świetle soczewek grawitacyjnych, które działają jak kosmiczne reflektory”. Obliczenia Visbala i jego zespołu wskazują, że przy tym przesunięciu ku czerwieni powinna znajdować się w przybliżeniu jedna gromada gwiazd III populacji — dokładnie to, co zaobserwowali w LAP1-B. Ich szacunkowa liczba była całkowicie zgodna z wcześniejszymi ustaleniami wskazującymi na pojedynczy klaster.
Bardziej realistyczny rozmiar?
Kolejnym argumentem przemawiającym za statusem LAP1-B jest jej stosunkowo niewielka masa gwiazdowa. Szacunki sugerują, że jest to zaledwie kilka tysięcy razy większa od masy naszego Słońca – masa mniejsza niż większość innych galaktyk kandydujących do populacji gwiazd III populacji. Symulacje wczesnego powstawania gwiazd sugerują, że gromady gwiazd III populacji musiały być znacznie masywniejsze. „To najbardziej przekonujący kandydat, jakiego do tej pory widzieliśmy” – mówi Visbal.
Sceptycyzm i przyszłe obserwacje
Pomimo podekscytowania niektórzy badacze pozostają ostrożni. „LAP-B1 to bardzo interesujący kandydat, ale daleko mu do uzyskania wyraźnych i przekonujących sygnatur, których szukaliśmy” – mówi Roberto Maiolino z Uniwersytetu w Cambridge. Aby gwiazdy III populacji mogły uformować się w tak późnym terminie, wymagana byłaby niezwykle rzadka kombinacja czynników.
Istnieje jednak możliwość, że skupiska czystego wodoru i helu mogą przetrwać dłużej, co umożliwi powstawanie gwiazd z Populacji III później, niż wcześniej sądzono. Ralf Klessen z Uniwersytetu w Heidelbergu dodaje: „Statystycznie byłaby to znacząca różnica”.
Dlaczego to jest ważne?
Zrozumienie gwiazd III populacji ma kluczowe znaczenie dla odkrycia ewolucji Wszechświata. Te prymitywne gwiazdy były odpowiedzialne za syntezę pierwszych ciężkich pierwiastków – cegiełek wszystkiego, co widzimy dzisiaj. „Mogą nam powiedzieć, jak chemia wszechświata ewoluowała od prostego wodoru i helu do wszystkich złożonych składników niezbędnych do powstania życia i kosmosu, jaki znamy” – wyjaśnia Visbal. Odkrycie gwiazd III populacji zapewni bezcenny wgląd w najwcześniejsze stadia powstania Wszechświata i pochodzenie pierwiastków chemicznych tworzących nasz świat.
Numer czasopisma: The Astrophysical Journal Letters DOI: 10.3847/2041-8213/ae122f
