EPFL-astrofysici hebben actief deelgenomen aan de ontdekking van een zeer zeldzame ster, die bijzonder oud en metaalarm is. Als boodschapper uit het verre verleden, het zal de wetenschappers in staat stellen meer te leren over het jonge universum, vlak na de oerknal.

"We hebben een belangrijke ontdekking gedaan, die ons begrip van de vorming van de eerste generaties sterren in het universum in twijfel trekt." Onderzoeker bij EPFL Laboratory of astrophysics (LASTRO), Pascale Jablonka is een van de oprichters van het Pristine-onderzoek, een internationaal project gewijd aan het zoeken naar de oudste en metaalarme sterren. Het maakte de recente identificatie van een uiterst zeldzaam object mogelijk. Ongerepte 221 genoemd, het is een van de 10 meest metaalarme sterren die tot nu toe bekend zijn in de halo van onze melkweg. Bovendien, het is een van de twee uitstekende sterren die bijna volledig koolstofvrij zijn. Deze doorbraak is onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society ( MNRAS ).

Voor de studie van het vroege heelal, astronomen hebben verschillende methoden tot hun beschikking:de ene is om ver in het heelal te kijken en terug in de tijd, om de eerste sterren en sterrenstelsels te zien groeien. Een andere optie is om de oudste nog bestaande sterren van ons eigen sterrenstelsel te onderzoeken, De melkweg, voor informatie uit het vroege heelal. Het ongerepte onderzoek, geleid door het Leibniz Instituut voor Astrofysica Potsdam (AIP) en de Universiteit van Straatsburg, is op zoek naar precies deze ongerepte sterren.

Het is geen gemakkelijke taak om deze oudste boodschappers te vinden onder de overweldigende populatie van jongere sterren. Net na de oerknal, het universum was gevuld met waterstof en helium en een beetje lithium. Er waren geen zwaardere elementen in de buurt, omdat deze alleen worden gesynthetiseerd in het hete binnenste van sterren - en die bestonden nog niet. Onze zon heeft ongeveer 2 procent zwaardere elementen in zijn atmosfeer, zoals te zien is wanneer we een spectrum van zijn licht maken. Vanwege dit feit, astrofysici kunnen concluderen dat de zon is ontstaan ​​als onderdeel van een latere generatie sterren - en in zijn atmosfeer de producten heeft 'gerecycleerd' van de sterren die lang daarvoor leefden en sindsdien zijn uitgestorven. Bij het zoeken naar de oudste sterren, wetenschappers zoeken naar sterren met veel meer ongerepte atmosferen dan onze zon. Hoe ongerepter de sfeer, hoe vroeger de generatie waarin deze ster werd geboren. Door sterren van verschillende generaties te bestuderen, kunnen we de vormingsgeschiedenis van de melkweg begrijpen - een onderzoeksgebied dat daarom ook wel near-field-kosmologie wordt genoemd.

Chemische overvloed

Het Pristine-team gebruikte een speciaal smalbandfilter op de Canada-France-Hawaii Telescope om kandidaat-sterren met een ongerepte atmosfeer te voorselecteren. Deze stap werd gevolgd door een gedetailleerde spectroscopische campagne met de telescopen van de Isaac Newton Group in Spanje en de European Southern Observatory in Chili. EPFL-onderzoekers Pascale Jablonka en Carmela Lardo vormden een van de drie teams, met het Observatorium van Parijs en het Instituto de Astrofísica de Canarias, verantwoordelijk voor de spectroscopische analyse en de metingen van de chemische overvloed, dat leidde tot de identificatie van deze zeer speciale ster. Ze konden aantonen dat de ster inderdaad heel weinig zware elementen in zijn atmosfeer had.

"De meeste elementen zijn uitgeput door factoren 10, 000 tot 100, 000 vergeleken met de zon. Aanvullend, het gedetailleerde patroon van verschillende elementen valt op. Terwijl meestal extreem metaalarme sterren een zeer grote toename van koolstof vertonen, deze ster niet. Dit maakt deze ster de tweede in zijn soort en een belangrijke boodschapper uit het vroege heelal, " zegt Else Starkenburg, onderzoeker bij AIP en eerste auteur van de studie.

"Wetenschappers dachten vroeger dat koolstof een noodzakelijk koelmiddel was, kleine fragmentatie mogelijk maken van de gaswolk waaruit sterren worden gevormd, en leidend tot de daaropvolgende vorming van sterren met een lage massa in het heelal met een hoge roodverschuiving, Pascale Jablonka legt het uit. Met nu twee voorbeelden van zulke oude en koolstofarme sterren, modellen moeten worden herzien."