Vakítóan fényes galaxis rejtheti az Univerzum első csillagait

2015.06.19. 14:21

Első alkalommal találhattak az Univerzum hajnaláról származó csillagokat a Lisszaboni Egyetem kutatói.

A nagy sötétség és az első csillagok

Mielőtt belemerülnénk az új felfedezés rejtelmeibe, ismerkedjünk meg az idők kezdetének első objektumaival. A legújabb elméletek alapján az első csillagok kialakulása 560 millió évvel az ősrobbanást követően kezdődött meg (a Világegyetem mai ismereteink szerint 13,7 milliárd éves).

Az univerzum mikrohullámú háttérsugárzását az ősrobbanás bizonyítékának tekintikForrás: Wikimedia Commons

Ez a kicsivel több, mint fél milliárd éves időszak "sötét korszakként” vonult be az Univerzum történelmébe - nem voltak fényforrások, még egyetlen csillag sem állt össze, és így természetesen nem is világított.

A korszak elején szabad protonok és elektronok töltötték ki a teret, később ezek egyesültek hidrogén és hélium atomokká.  

Az eleinte ionizált állapotban lévő atomok később semlegessé váltak. A teret így semleges gáz formájában hidrogén és hélium töltötte ki, de már ekkor is kisebb csomókat alkothattak.

Az Abell 2744 galaxishalmaz. Már nem sokkal az ősrobbanás után kialakultak az első csillagvárosokForrás: Wikimedia Commons

Ezekből a csomókból alakultak ki az első galaxiscsírák, és az anyag sűrűsödése révén ezekben keletkeztek az elsőgenerációs csillagok, amelyeket osztályozás szerint a III. populációba sorolunk. Amikor utóbbiak „begyulladtak”, sugárzásuk ionizálta a csillagközi teret kitöltő hidrogéngázt. Ezt nevezik reionizációs időszaknak. A reionizáció tette átlátszóvá az Univerzumot a fény számára.

III. populációba tartozó csillag illusztrációjaForrás: NASA
Csillagpopulációk

Fejlettségük és spektrális jellemzőik alapján a csillagokat különböző csillagpopulációkba soroljuk. Három fő populációt különböztetünk meg (ezeken belül persze vannak még további kategóriák is):

• Az I. populáció csillagai a legfiatalabb égitestek, nehézelemekben (fémekben) gazdagok – ilyen a Nap is.

• A II. populáció csillagai már öregebbek, nehézelemekben szegényebbek. Ide soroljuk a vörös óriásokat és a halovány törpéket, amelyek főként a galaxis központi részén helyezkednek el, vagy ezen a tartományon kívül, gömbhalmazokban találhatók.

• A III. populáció tagjai a Világegyetem legelső csillagai, amelyek egyáltalán nem, vagy csak nagyon elhanyagolható mennyiségben tartalmaztak nehézelemeket (vélhetően más elsőgenerációs csillagok szupernóvái révén). E csillagnemzedék biztosította az Univerzum első, héliumnál nehezebb elemeit. Ezekből az elemekből építkezett a csillagok következő generációja, ami később a bolygórendszerek és végül az élet kialakulásához vezetett.

A III. populáció csillagai hatalmas bestiák voltak, akár több százszor nagyobb tömegűek lehettek a Napnál és rendkívül rövid ideig „éltek” - élettartamuk néhány millió évnél nem lehetett több, utána szupernóva robbanással szórták szét Világegyetem szerte az általuk előállított elemeket. Bár látszólag világos teoretikus elképzeléseink vannak ezeknek az égitesteknek a fizikai tulajdonságairól, eddig még egyet sem sikerült azonosítani közülük.  

Szokatlanul fényes galaxis

A portugál Lisszaboni Egyetem csillagászainak dr. David Sobral vezetésével most úgy tűnik, hogy sikerült találniuk egy rakás elsőgenerációs csillagot – olvasható az intézet sajtóközleményében. A felfedezést az Európai Déli Obszervatórium (ESO) VLT távcsöve, a Keck Obszervatórium, a Subaru távcső és a Hubble űrteleszkóp együttes munkája tette lehetővé.

A tudósok eredetileg távoli galaxisok után kutattak és csak véletlenül fedezték fel a szokatlanul fényes rendszert,

amelynek számítógépes modellje az alábbi videóban tekinthető meg.

A matuzsálem korú  égitestek – amelyek 800 millió évvel a „Nagy Bumm” után jöttek létre – egy rendkívül távoli, ám annál fényesebb galaxisban, a CR7-ben helyezkednek el. Érdekesség, hogy a rendszer nevét a neves futballsztárról, Christiano Ronaldóról kapta.

A Subaru távcső felvétele a CR7-rőlForrás: David Sobral et al.

Együtt ragyognak a különböző korú csillagok

A CR7 csillagai nem egységes korúak. Megfigyelték azonban, hogy a galaxisnak vannak olyan területei, ahol meglepően magas az ionizált hélium kibocsátásának mértéke, ennél nehezebb elemek viszont nincsenek jelen.

Az asztronómusok szerint ezeket a csoportosulásokat (klasztereket) III. populációba tartozó csillagok alkotják.

Azt is sikerült megállapítani, hogy az egyes klaszterek között vannak kékebb és vörösebb színűek, ami arra enged következtetni, hogy a III. populáció csillagai – ahogyan azt a szakemberek korábban is jósolták - hullámokban alakultak ki. A most felfedezett ősi égitestek az utolsó ilyen hullám képviselői lehetnek.

A CR7 galaxis művészi illusztrációjaForrás: ESO/M. Kornmesser

A tudósok szerint az eredmények azt sugallják, hogy elsőgenerációs csillagokat nem is olyan nehéz találni, mint korábban hitték: nem csak pici halovány rendszerekben, hanem fényesebb galaxisok „átlagos” csillagainak társaságában is fellelhetők. A kutatást az Astrophysical Journal című csillagászati folyóiratban publikálták.

KAPCSOLÓDÓ CIKKEK