U novoj studiji tim znanstvenika ispitao je krajnje mogućnosti novog teleskopa James Webb te potražio odgovor na pitanje – može li vidjeti primordijalne zvijezde?
Zvijezde i svemir
Sve su zvijezde sastavljene uglavnom od vodika i helija, ali većina zvijezda ima i mjerljive količine težih elemenata, koje astronomi svrstavaju u kategoriju ‘metala’. Naše Sunce ima više metala nego većina zvijezda jer je maglica iz koje je nastalo bila ostatak krhotina ranijih zvijezda. Oni su pak bili djeca još ranijih zvijezda, i tako dalje.
Općenito, svaka nova generacija zvijezda ima nešto više metala od prethodne. Prve zvijezde, one rođene iz primordijalnog vodika i helija iz kozmosa, nisu imale gotovo nikakav metal u sebi. Nikada nismo vidjeli nijednu od ovih iskonskih zvijezda, ali uz moć Weba i malo sreće mogli bismo ih uskoro ugledati.
Jedan od načina za određivanje količine metala u zvijezdi je usporedba omjera željeza u njezinoj atmosferi u usporedbi s helijem, poznatim kao [Fe/He]. Ovaj broj metalnosti obično se izražava na logaritamskoj skali, gdje je metalnost sunca postavljena na nulu.
Zvijezde se zatim postavljaju u populacije na temelju tog broja. Svaka zvijezda s metalnošću od najmanje -1 (što znači da ima najmanje 10% metalnosti Sunca) je zvijezda Populacije I. Zvijezde s nižom metalnošću su zvijezde Populacije II, a prve zvijezde bez vidljivih metala bile bi zvijezde Populacije III.
Galaktička prošlost
U Mliječnoj stazi, zvijezde Populacije I obično se nalaze unutar galaktičke ravnine i spiralnih krakova, dok su zvijezde Populacije II uglavnom u difuznijem ‘halou’ zvijezda koje okružuju galaksiju. Ovo ima smisla, jer se zvijezde formiraju unutar plina i prašine spiralnih krakova i mogu se udaljiti od galaktičke ravnine kako stare. Osim činjenice da su zvijezde Populacije II obično milijarde godina starije od Sunca, one su uglavnom slične mlađim zvijezdama.
Smatra se da je prva generacija zvijezda bila vrlo drugačija. Što više metala zvijezda ima to može biti gušća. Zvijezda kao što je Sunce kompaktnija je od zvijezde Populacije III i stoga joj nije potrebna tolika masa da bi sjajila tako jarko.
Budući da su prve zvijezde bile napravljene samo od vodika i helija, mislimo da su to bile masivne zvijezde koje su živjele kratke, ali vrlo blistave živote. Vjerojatno su nastali tijekom prvih nekoliko stotina milijuna godina svemira i umrli unutar nekoliko desetaka milijuna godina ili manje. Jedini način na koji možemo vidjeti njihovu svjetlost je zavirujući u najdublje dosege svemira. Čak bi i najsjajnija galaksija zvijezda Populacije III bila vrlo mutna gledano sa Zemlje. No jesu li preslabi da bi ih svemogući Webb promatrao?
Otkrivena najstarija zvijezda u našoj galaksiji
James Webb – dorastao zadatku?
To je pitanje na koje je pokušala odgovoriti ova nedavna studija, dostupna na poslužitelju arXiv. Tim je simulirao i intenzitet i spektar zvijezda prve generacije kako bi odredio kako bi se mogle pojaviti unutar rane galaksije, a zatim je to usporedio s mogućnošću svemirskog teleskopa Webb.
Otkrili su da bi Webb nažalost – čak i ako bi imao izravan, nesmetan pogled na svijetlu primordijalnu galaksiju – još uvijek bio preslab da bi je vidio. Međutim, ako se posebno velika primordijalna galaksija slučajno nalazi iza velike bliže galaksije, gravitacijska leća bi mogla povećati i posvijetliti svjetlost udaljene galaksije do točke na kojoj bi je Webb mogao otkriti.
Drugim riječima, s Webbom plešemo po rubu mogućnosti otkrivanja zvijezda prve generacije. Ako se stvari u vidnom polju novog teleskopa poslože savršeno imamo šanse vidjeti primordijalne zvijezde! Iako ova informacija može zvučati razočaravajuće – da nam je potrebna sreća da zavirimo toliko u galaktičku prošlost – astronomi su i ranije dokazali koliko su vješti, pa postoji razlog za nadu da ćemo s vremenom vidjeti svjetlost baka svih zvijezda.
24 milijuna zvijezda u novom zvjezdanom katalogu moglo bi otkriti tajne Mliječne staze
Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram
Izvori:
