Steaua "imposibilă"

Imaginează-ţi că eşti arheolog. Găseşti ceea ce pare a fi scheletul unui proto-om. Una din mâini pare că ţine un obiect - ar putea fi un indiciu despre modul de viaţă al acestor făpturi? Cureţi praful de pe obiect şi realizezi că acesta seamănă cu, sau chiar este, un celular.

Tipul obiectului: stea. Masa: de 0,8 ori cea a Soarelui.

Şocul avut de tine în acel moment este asemănător cu cel simţit de Lorenzo Monaco şi colegii săi de la European Southern Observatory din Chile atunci când au examinat compoziţia chimică a unei stele ciudate, numită prozaic SDSS J102915+172927.

Concentraţia scăzută de elemente chimice mai grele decât hidrogenul şi heliul sugerează că aceasta este cea mai primitivă stea descoperită vreodată, şi totuşi aceeaşi proporţie sugerează că este mult mai tânără.

“Într-un fel este o stea perfect normală, dar diferă prin faptul că este săracă în metal” a spus Monaco. Universul este atât de abundent în hidrogen şi heliu (şi mai puţin în alte elemente), încât astronomii consideră a fi metal orice element mai greu decât heliul.


Fabrica chimică

Relaţia dintre vârsta unei stele şi compoziţia sa chimică îşi are originea în modul în care a evoluat Universul.

Se crede că primele stele au condensat din supa fierbinte rămasă de la Big Bang şi conţineau doar hidrogen, heliu şi puţin litiu. Acestea erau giganţi de zeci de ori mai masivi decât Soarele, care s-au transformat rapid în supernove. Dar mai întâi au produs elementele mai grele în miezurile lor, unde presiunea uriaşă şi căldura au permis reacţiilor de fuziune nucleară să aibă loc. Când aceste stele au explodat, au aruncat în spaţiu elemente de la carbon până la fier, fiind încorporate de stelele din următoarele generaţii. Procesul s-a desfăşurat iar şi iar, stelele din generaţii mai tinere acaparând o cantitate mai mare de elemente grele.

Astronomii se aşteptau ca stelele de masă mică, cam de 0,8 ori masa Soarelui sau chiar mai mici, să nu se poată forma din aceeaşi supă primordială ca şi primii giganţi. Norii de gaz ar fi prea fierbinţi ca să poată fi separaţi în bucăţi. În schimb, aceste stele mai mici s-au format după câteva generaţii de supernove, când materia disponibilă avea în compoziţie destul carbon şi oxigen pentru ca acestea să aibă rol de lichid de răcire, permiţând stelelor mici să se formeze din gaz. În cele din urmă, aşa s-a format şi Soarele.

Steaua "imposibilă" SDSS J102915+172927 din Constelaţia Leului
credit imagine: ESO/A. Fujii/Digitized Sky Survey 2

Steaua imposibilă

Până acum, Universul părea că e de acord cu teoria. Astronomii au găsit doar trei stele cu foarte mici cantităţi de elemente grele. Acestea aveau masa mică, iar oxigenul şi carbonul dominau urmele de elemente grele. Asta însemna că stelele treceau pragul necesar pentru formarea unei stele cu masă mică - în ciuda faptului că aveau per total o concentraţie foarte mică de elemente grele.

Însă nu şi SDSS J102915+172927. Când Monaco şi colegii săi au folosit două spectografe de la VLT (Very Large Telescope) din Chile pentru a examina compoziţia sa chimică, au descoperit că avea cea mai scăzută cantitate de elemente grele văzută până acum - de 4,5 milioane de ori mai mică decât a Soarelui. Steaua este alcătuită aproape în totalitate din hidrogen şi heliu, făcând-o să arate ca una dintre cele mai vechi din Univers.

“Această stea are compoziţia cea mai apropiată de cea de după Big Bang,” a spus Piercarlo Bonifacio de la Observatorul din Paris, Franţa.

Totuşi, asemănător unei stele moderne, nivelul său de oxigen şi carbon nu îl domină pe cel al celorlalte elemente grele. Acest lucru înseamnă că nu există destul carbon şi hidrogen per total pentru a trece de pragul necesar formării stelelor cu masă mică. Conform teoriei, o astfel de stea nu s-ar fi putut forma.

Lichidul de răcire interstelar

Dar s-a întâmplat. O explicaţie ar fi aceea că steaua este într-adevăr primordială şi că locul în care s-a format a fost răcit nu de carbon şi oxigen, ci de altceva, cum ar fi praful interstelar.

Este posibil şi ca stelele cu masă mică şi sărace în metal ca aceasta să fie rămăşiţele naşterii unei stele gigant, sugerează Abraham Loeb de la Universitatea Harvard, primul care a sugerat că oxigenul şi carbonul erau necesare în formarea stelelor cu masă mică, nefiind însă implicat în noul studiu. Câteva simulări recente au arătat că stelele gigant formează în jurul lor un disc de gaz, care se desparte şi se împrăştie precum un carusel scăpat de sub control. O astfel de stea nu ar avea nevoie de efectul de răcire al carbonului sau al oxigenului pentru a se strânge în bucăţi separate. “Este destul de posibil ca o stea cu masă mică să se formeze dintr-un gaz atât de vechi.” a spus el.

Loeb lucrează momentan la o carte despre cum se formează stelele şi galaxiile. În urma ultimelor studii, el ia în considerare adăugarea unei rectificări.