Een internationaal team van astronomen van de University of California San Diego, het Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), en de Universiteit van Cambridge hebben grote hoeveelheden zuurstof gedetecteerd in de atmosfeer van een van de oudste en meest elementair uitgeputte sterren die we kennen - een 'primitieve ster' die wetenschappers J0815+4729 noemen.

Deze nieuwe vondst, die werd gemaakt met behulp van W. M. Keck Observatory op Maunakea in Hawaï om de chemische samenstelling van de oude ster te analyseren, geeft een belangrijke aanwijzing over hoe zuurstof en andere belangrijke elementen werden geproduceerd in de eerste generaties sterren in het universum.

De resultaten zijn gepubliceerd in de 21 januari, 2020 editie van de De astrofysische journaalbrieven .

"Dit resultaat is heel opwindend. Het vertelt ons over enkele van de vroegste tijden in het universum door sterren te gebruiken in onze kosmische achtertuin, "Zei Keck Observatory Chief Scientist John O'Meara. "Ik kijk ernaar uit om meer van dit soort metingen te zien, zodat we de vroegste uitzaaiing van zuurstof en andere elementen in het jonge universum beter kunnen begrijpen."

Zuurstof is het derde meest voorkomende element in het universum, na waterstof en helium, en is essentieel voor alle vormen van leven op aarde, als de chemische basis van de ademhaling en een bouwsteen van koolhydraten. Het is ook de belangrijkste elementaire component van de aardkorst. Echter, zuurstof bestond niet in het vroege heelal; het wordt gecreëerd door kernfusiereacties die diep in de zwaarste sterren plaatsvinden, die met een massa van ongeveer 10 keer de massa van de zon of meer.

Om de vroege productie van zuurstof en andere elementen te traceren, moeten de oudste nog bestaande sterren worden bestudeerd. J0815+4729 is zo'n ster; het woont boven de 5, 000 lichtjaar verwijderd in de richting van het sterrenbeeld Lynx.

"Sterren zoals J0815+4729 worden halosterren genoemd, " verklaarde astrofysicus Adam Burgasser van UC San Diego, een co-auteur van de studie. "Dit komt door hun ongeveer bolvormige verdeling rond de Melkweg, in tegenstelling tot de meer bekende platte schijf van jongere sterren waartoe ook de zon behoort."

Halo-sterren zoals J0815+4729 zijn echt oude sterren, waardoor astronomen vroeg in de geschiedenis van het universum een ​​kijkje kunnen nemen in de productie van elementen.

Het onderzoeksteam observeerde J0815+4729 met behulp van Keck Observatory's High-Resolution Echelle Spectrometer (HIRES) op de 10 meter lange Keck I-telescoop. De gegevens, waarvoor meer dan vijf uur staren naar de ster nodig was gedurende een enkele nacht, werden gebruikt om de abundanties van 16 chemische soorten in de atmosfeer van de ster te meten, inclusief zuurstof.

"De primitieve samenstelling van de ster geeft aan dat hij werd gevormd tijdens de eerste honderden miljoenen jaren na de oerknal, mogelijk van het materiaal verdreven uit de eerste supernovae van de Melkweg, " zei Jonay González Hernández, Ramón y Cajal postdoctoraal onderzoeker en hoofdauteur van de studie.

Keck Observatory's HIRES-gegevens van de ster onthulden een zeer ongebruikelijke chemische samenstelling. Hoewel het relatief veel koolstof bevat, stikstof, en zuurstof - ongeveer 10, 8, en 3 procent van de in de zon gemeten abundanties - andere elementen zoals calcium en ijzer hebben een abundantie van ongeveer een miljoenste van die van de zon.

"Er zijn maar een paar van zulke sterren bekend in de halo van onze melkweg, maar geen enkele heeft zo'n enorme hoeveelheid koolstof, stikstof, en zuurstof vergeleken met hun ijzergehalte, " zei David Aguado, een postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Cambridge en co-auteur van de studie.

De zoektocht naar sterren van dit type omvat speciale projecten die honderdduizenden sterrenspectra doorzoeken om een ​​paar zeldzame bronnen te ontdekken, zoals J0815+4729, vervolgens follow-upobservaties om hun chemische samenstelling te meten. Deze ster werd voor het eerst geïdentificeerd in gegevens verkregen met de Sloan Digital Sky Survey (SDSS), vervolgens gekenmerkt door het IAC-team in 2017 met behulp van de Grand Canary Telescope in La Palma, Spanje.

"Dertig jaar geleden, we begonnen bij het IAC om de aanwezigheid van zuurstof in de oudste sterren van de Melkweg te bestuderen; die resultaten gaven al aan dat dit element enorm werd geproduceerd in de eerste generaties supernova's. Echter, we konden ons niet voorstellen dat we een geval van verrijking zo spectaculair zouden vinden als dat van deze ster, " merkte Rafael Rebolo op, IAC-directeur en co-auteur van de studie.