Astronomové objevili hvězdu téměř bez železa a uhlíku, mohlo by jít o jednu z nejstarších v galaxii

01. 03. 2018

Hvězdy SDSS Raný vesmír

Skupině španělských astronomů se podařilo identifikovat novou primitivní hvězdu s velmi nízkým obsahem těžkých kovů. Jde o trpaslíka SDSS J0023+0307, který se nachází v Mléčné dráze ve vzdálenosti 9 450 světelných let od Slunce, a byl objeven už dříve v rámci program Sloan Digital Sky Survey. Vědci vedení Davidem S. Aguadem zkoumali spektra velkého množství hvězd z různých zdrojů pozorování. Když narazili na hvězdu SDSS J0023+0307, spektrální analýzou jejího světla zjistili velmi nízký obsah železa a také vůbec žádný uhlík.

Hvězdy, vznik a zánik

Vývoj hvězdných objektů v závislosti na jejich velikosti.

Image credit:

Většinu hmoty ve hvězdách tvoří vodík a helium, například hvězdy v Mléčné dráze jsou v průměru z 98 % složené z těchto dvou nejlehčích prvků. Ostatní prvky (těžké prvky, v astronomii označované také jako kovy) zaujímají jen velmi malý podíl složení. 

Při vzniku vesmíru při velkém třesku byly vytvořeny jen ty nejlehčí prvky: vodík, helium a velmi malé množství lithia. Ostatní prvky vznikly v termojaderných reakcích ve hvězdách a ty nejtěžší potom na konci hvězdného života - v supernovách. První hvězdy tedy obsahovaly spíše lehké prvky (nízká metalicita) a ty s větším poměrem těžších prvků (vysoká metalicita) se začaly objevovat až v dalších generacích, po zániku hvězd z předchozích generací.

Metalicita hvězdy se určuje obsahem těžkých prvků v poměru k vodíku a helia. Astronomové však často pracují hlavně s obsahem železa, které sice nemá největší podíl na složení (tím je kyslík), je však lehce detekovatelné ve světelném spektru hvězdy. 

Doposud nejnižší známý poměr železa má hvězda SMSS J0313–6708, která má metalicitu -7,1 (mínus značí, že metalicita je nižší než v případě Slunce). Nově identifikovaná hvězda SDSS J0023+0307 má maximální hodnotu metalicity určenou na -6,6. Jde však pouze o horní limit poměru železa k lehkým prvkům, ve skutečnosti by mohla být reálná hodnota ještě výrazně nižší.

Naměřené hodnoty z SDSS astronomové ještě ověřili pomocí teleskopů William Herschel Telescope a Gran Telescopio CANARIAS a potvrdili také velmi nízký obsah uhlíku u této hvězdy. Vlastně nenašli žádný uhlík, což je u podobných hvězd velmi neobvyklé. Domnívají se tedy, že by mohlo jít o velmi starou hvězdu z tzv. druhé populace hvězd vzniklých krátce po velkém třesku.

Dosavadní modely však nevysvětlují jak by taková hvězda mohla vzniknout. Podle dosavadních odhadů by mohlo jít o jednu z nejstarších hvězd v naší galaxii. Přesné stáří této hvězdy se zatím nepodařilo určit, astronomové ale odhadují že bude více než 13 miliard let, což je srovnatelné se stářím celého vesmíru.

Hvězdy s nízkým obsahem těžkých prvků

Obsah těžkých kovů vědci měří pomocí spektroskopie, kdy ve světle od hvězdy hledají známky specifické absorpce různými prvky priodické tabulky.

Hvězdy první generace (populace III)
Takto bývají označovány první hvězdy ve vesmíru. Vědci předpokládají, že šlo o masivní objekty složené primárně z vodíku a helia, které vznikly při velkém třesku. Mohly dosahovat až stovek hmotností Slunce a měly velmi krátký život. Termojadernou reakcí v jádru a při supernovách v nich vzniklo 26 nejlehčích elementů. Doposud žádná z těchto hvězd nebyla pozorována.

Hvězdy populace II
Hvězdy s velmi nízkým obsahem kovů (Ultra Metal-poor, UMP hvězdy). Vznikly z materiálu po hvězdách populace III a nachází se v kulových hvězdokupách a v blízkosti jádra Mléčné dráhy.

Hvězda
Metalicita
[Fe/H]
Stáří
(miliardy let)
SMSS J031300.36-670839.3
-7,1
13,6
SDSS J0023+0307
-6,6
-
SMSS J160540.18−144323.1
-6,2
-
SDSS J0815+4729
-5,8
13,5
HE 1327-2326
-5,6
-
HE 0107-5240
 -5,2
13
SDSS J102915+172927
 -4,9
-
HE 0557-4840
 -4,75
-
SPLUS J2104−0049
 -4.03
-
BPS CS22892-0052 (Snedenova hvězda)
 -3,1
13
HE 1523-0901
 -2,95
13,2
BPS CS31082-0001 (Cayrelova hvězda)
 -2,9
12,5
HD 122563
 -2,65
-
HD 140283
 -2,4
13,66-14,5
BD +17° 3248
 -2,02
13,4 - 14,2
Slunce
 0
4,6



Hvězdy populace I
Hvězdy s nejvyšší metalicitou, do kterých paří také Slunce.