W astronomii pierwiastki inne niż wodór i hel nazywane są metalami. Chociaż może to sprawić, że twój nauczyciel chemii w szkole średniej wzdrygnie się, ma to sens dla astronomów. Dwa najlżejsze pierwiastki jako pierwsze pojawiły się we Wszechświecie. Są one atomowymi pozostałościami Wielkiego Wybuchu i stanowią ponad 99% atomów we wszechświecie. Wszystkie inne pierwiastki, od węgla przez żelazo po złoto, powstały w wyniku procesów astrofizycznych. Rzeczy takie jak fuzja jądrowa w jądrach gwiazd, wybuchy supernowych i zderzenia białych karłów i gwiazd neutronowych.
Ponieważ tego typu zdarzenia astrofizyczne miały miejsce w całej historii wszechświata i nadal się zdarzają, udział metali we wszechświecie wzrastał z czasem. Z tego powodu jednym ze sposobów kategoryzacji gwiazd jest ilość metali, które widzimy w ich widmach. Jest znany jako metaliczność gwiazdy. Dzięki metaliczności astronomowie dzielą gwiazdy na trzy szerokie populacje.
Gwiazdy populacji I, podobnie jak nasze Słońce, mają największą ilość metali. Są to na ogół najmłodsze gwiazdy i te, które najprawdopodobniej mają układy planetarne. Gwiazdy II populacji mają mniej metali. Są starszą populacją, więc większość z nich to czerwone karły. W przeszłości było wiele dużych gwiazd II populacji, ale już dawno umarły, pozostawiając białe karły i gwiazdy neutronowe. Obłoki pozostałości tych martwych gwiazd dostarczyły surowca, z którego uformowały się gwiazdy I populacji.
Oba te typy gwiazd były obserwowane w Drodze Mlecznej i innych galaktykach. Ale jest trzecia populacja, której nigdy nie widzieliśmy. Gwiazdy III populacji byłyby naprawdę starożytne. Byłyby pierwszymi gwiazdami, które pojawiły się we wszechświecie, prawie bez metali. Bez cięższych pierwiastków zwiększających ich gęstość, gwiazdy III populacji musiały być potworami. Jasne, niebieskie gwiazdy wodorowo-helowe setki razy masywniejsze od naszego Słońca. Mieliby bardzo jasne, ale bardzo krótkie życie. Prababcia gwiazdy, które wyrzuciły pierwsze metale w kosmos z ich gwałtownym, wybuchowym upadkiem. Wszystkie zniknęły na długo przed uformowaniem się naszego Słońca.
Ale dzięki skończonej prędkości światła, im głębiej patrzymy w kosmos, tym dalej w przeszłość możemy zobaczyć. Tak więc astronomowie badali niektóre z najodleglejszych galaktyk w poszukiwaniu dowodów na istnienie tych pierwszych gwiazd. Teraz, gdy Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) jest online, uzyskują niesamowity widok niesamowicie odległych galaktyk. Według ostatnich badań, jeden zespół mógł znaleźć pierwszy rzut oka na gwiazdy III populacji.
Zespół przyjrzał się liniom widmowym z obszaru w pobliżu galaktyki znanej jako GN-z11. Jest to jedna z najodleglejszych galaktyk, jakie kiedykolwiek zaobserwowano, z przesunięciem ku czerwieni około z = 10,6, co oznacza, że widzimy ją w czasie, gdy Wszechświat miał zaledwie 400 milionów lat. To wciąż po powstaniu pierwszych gwiazd, więc znaczna część galaktyki prawdopodobnie składa się z gwiazd populacji II. Ale gwiazdy III populacji mogły nadal formować się w halo gazu otaczającym galaktykę.
Linie widmowe z tego obszaru halo pokazują silną linię HeII 1640, która jest rodzajem linii emitowanej przez hel, gdy jest bardzo gorąco. Normalnie taki gorący gaz międzygwiazdowy będzie miał jasne linie od pierwiastków “metalowych”, ale ten obszar tego nie ma. Tak więc region HeII wydaje się być mieszanką wodoru i helu, która została silnie zjonizowana przez… coś.
Jedną z możliwości jest to, że obszar halo może być ogrzewany przez aktywne jądra galaktyczne (AGN) w centrum GN-z11, ale szacowana temperatura gazu halo i jego odległość od galaktyki nie pasuje do modelu AGN. Inną alternatywą jest to, że region został zjonizowany przez masywne gwiazdy III populacji. Opierając się na poziomie jonizacji, gwiazdy te byłyby około 500 razy masywniejsze niż Słońce, które znajduje się w hipotetycznym zakresie mas gwiazd PopIII.
To badanie nie wystarczy, aby udowodnić obecność gwiazd populacji III, ale jest to przekonujący argument. Potrzebujemy więcej obserwacji tych odległych galaktyk. A dzięki JWST zaczynamy je zdobywać.
______________________
Spodobał Ci się wpis ? To postaw kawę
