U potrazi za najstarijim tragovima svemira astronomi ne gledaju samo prema najudaljenijim galaksijama, nego i prema rijetkim zvijezdama u našem kozmičkom susjedstvu. Upravo je jedna takva sada postala novi rekorder. Zvijezda označena kao SDSS J0715-7334, otkrivena u podacima Sloan Digital Sky Survey-V i potvrđena promatranjima na teleskopima Magellan u Čileu, pokazala se najsiromašnijom teškim elementima među svim dosad poznatim zvijezdama. Zbog toga je iznimno vrijedan trag epohe u kojoj su se tek počele oblikovati prve zvijezde i galaksije.
Istraživanje objavljeno u časopisu Nature Astronomy vodio je Alexander Ji sa Sveučilišta u Chicagu, koji je ranije radio kao postdoktorand pri opservatorijima Carnegie Sciencea. U timu je sudjelovala i astrofizičarka Juna Kollmeier iz Carnegie Sciencea, voditeljica pete generacije projekta SDSS. Analiza upućuje na to da je riječ o zvijezdi druge generacije, nastaloj svega nekoliko milijardi godina nakon početka svemira.
Tragovi prvih zvjezdanih naraštaja
Nakon Velikog praska svemir je isprva bio vruća i mutna mješavina vrlo energičnih čestica. Kako se širio, počeo se hladiti i postupno prelaziti u neutralni vodik. Gušća područja tog plina nakon nekoliko stotina milijuna godina počela su se urušavati pod vlastitom gravitacijom i tako su nastale prve zvijezde, sastavljene gotovo isključivo od vodika i helija.
Te prve zvijezde gorjele su vrlo snažno i živjele kratko, ali su prije nego što su nestale u svojim jezgrama i eksplozijama stvorile nove elemente. Upravo iz tog materijala nastajale su sljedeće generacije zvijezda. U astronomiji se svi elementi teži od helija nazivaju metalima, pa zvijezda s iznimno malim udjelom metala zapravo nosi potpis vrlo ranog svemira. Zbog toga su Ji i Kollmeier posebno zainteresirani za zvijezde druge i treće generacije, jer upravo one pokazuju kako se stvaranje zvijezda mijenjalo tijekom kozmičkih razdoblja.
Takve objekte nije moguće tražiti promatrajući pojedinačne zvijezde iz same “zore svemira”, jer su one za današnje instrumente još izvan dosega. Zato astronomi tragaju za njihovim rijetkim nasljednicama u našem galaktičkom okruženju. Kollmeier upozorava da su takve zvijezde doslovno igle u plastu sijena, pa su veliki pregledi neba poput SDSS-V ključni zato što imaju dovoljno statističke snage da ih izdvoje i istodobno provjere teorije o nastanku i eksplozijama prvih zvijezda.
SDSS je jedan od najutjecajnijih pregleda neba u povijesti astronomije, a njegova peta generacija prikuplja milijune optičkih i infracrvenih spektara preko cijelog neba. U tom poslu sudjeluju teleskop du Pont u Opservatoriju Las Campanas na južnoj hemisferi i Opservatorij Apache Point u Novom Meksiku na sjevernoj.
Rekord potvrđen u čileanskoj noći
Upravo je golema baza podataka projekta SDSS-V omogućila Jiju i njegovim studentima da izdvoje kandidate s iznimno malim udjelom teških elemenata. Potom su u Opservatoriju Las Campanas, uz pomoć teleskopa Magellan, snimili njihove spektre visoke razlučivosti. Presudni trenutak stigao je već tijekom njihova prvog promatračkog termina na Magellanu, u ranim jutarnjim satima, kada je potvrđeno da je SDSS J0715-7334 nova referentna točka među dosad poznatim zvijezdama najsiromašnijima metalima.
To je otkriće ujedno pokazalo koliko je važna povezanost instrumenata unutar istog opservatorija. Las Campanas, gdje se nalaze četiri teleskopa Carnegie Sciencea, u ovom je slučaju spojio podatke prikupljene teleskopom du Pont u sklopu kartiranja Mliječne staze za program SDSS-V s detaljnim opažanjima na teleskopima Magellan. Michael Blanton iz Carnegie Sciencea istaknuo je da je upravo taj sustav teleskopa bio ključan u gotovo svakoj fazi otkrića.
Cijela priča dobila je i snažnu nastavnu dimenziju. Među suautorima rada nalazi se i nekoliko studenata preddiplomskog studija sa Sveučilišta u Chicagu, koje je Ji prošlog proljeća poveo u Las Campanas tijekom proljetnih praznika. Već prve večeri po dolasku obišli su teleskop du Pont i promatrače SDSS-V koji su prikupljali nove podatke, a već sljedeće noći i sami su radili na teleskopu Magellan Clay. Kada se pokazalo koliko je nalaz važan, Ji je ostatak semestra prilagodio kako bi studenti mogli dublje istražiti svoje otkriće, što je postalo vrlo konkretan primjer koliko je u znanosti važno znati brzo preusmjeriti rad kada se pojavi neočekivan proboj.
Detaljna analiza spektara s Magellana pokazala je da SDSS J0715-7334 sadrži manje od 0,005 posto količine metala prisutne u Suncu. Time je postala dvostruko siromašnija metalima od dosadašnje rekorderke među najčišćim poznatim zvijezdama. Posebno se ističu iznimno niski udjeli željeza i ugljika, a u odnosu na dosad poznatu zvijezdu s najmanjim udjelom željeza ova je čak 40 puta siromašnija metalima.
Uključivanjem podataka iz misije Gaia Europske svemirske agencije studenti su uspjeli odrediti i njezino podrijetlo. SDSS J0715-7334 danas se nalazi oko 80.000 svjetlosnih godina od Zemlje, ali nije nastala ondje gdje je sada vidimo. Rođena je izvan Mliječne staze, a naša ju je galaksija tijekom vremena gravitacijski privukla i preuzela.
Zato ova zvijezda nije tek još jedan rekord u katalogu, nego rijedak pogled u razdoblje kada je svemir tek počinjao stjecati kemijsku složenost iz koje su poslije nastali novi naraštaji zvijezda, planeti i naposljetku uvjeti za život. Za astronomiju je to dragocjen trag o najranijim zvjezdanim generacijama, a za mlade istraživače koji su sudjelovali u projektu podsjetnik da se veliko otkriće ponekad dogodi već prve noći promatranja.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
