Et hold af europæiske astronomer har brugt ESO’s Very Large Telescope (VLT) til at opspore en stjerne i Mælkevejen, som mange troede umuligt kunne eksistere. De har opdaget, at denne stjerne næsten udelukkende består af brint og helium og kun har bemærkelsesværdigt små mængder af andre grundstoffer i sig.

Den interessante sammensætning placerer stjernen i den ”forbudte zone” i en alment anerkendt teori om stjernedannelse hvilket betyder, at den aldrig burde være blevet dannet. Resultatet bliver offentliggjort i tidsskriftet Nature den 1. september.

En lyssvag stjerne i stjernebilledet Leo  kaldet SDSS J102915+172927 har vist sig at have det laveste indhold af grundstoffer tungere end helium (det, som astronomer kalder metaller) ud af alle stjerner, der indtil nu er blevet undersøgt. Den har en masse, der er mindre end Solens, og den er sandsynligvis mere end 13 milliarder år gammel.

”En alment anerkendt teori siger, at stjerner som denne, med en lav masse og ekstremt lavt indhold af metaller, ikke burde eksistere, fordi skyerne af materiale, som de bliver dannet af, aldrig kunne trække sig sammen,”  siger Elisabetta Caffau (Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Tyskland og Observatoire de Paris, Frankrig), som er hovedforfatter af artiklen. ”Det var overraskende for første gang at finde en stjerne i denne ’forbudte zone’, og det betyder, at vi kan blive nødt til at genoverveje nogle af modellerne for stjernedannelse.”

Holdet har analyseret stjernens egenskaber ved hjælp af X-shooter og UVES-instrumenterne på VLT. Det har gjort det muligt for dem at måle forekomsten af de forskellige grundstoffer i stjernen. De har fundet ud af, at indholdet af metaller i SDSS J102915+172927  kun er 1/20 000 af Solens.

”Stjernen er lyssvag og så metal-fattig, at vi kun kunne opfange signaturen fra ét grundstof, der er tungere end helium – calcium – i vores første observationer,” siger Percarlo Bonifacio (Observatoire de Paris, Frankrig), som har ledet projektet. ”Vi blev nødt til at bede om ekstra teleskoptid hos ESO’s generaldirektør for at studere stjernens lys i endnu større detalje og med en lang eksponeringstid for at forsøge at finde andre metaller.”

Kosmologer mener, at de letteste grundstoffer – brint og helium – blev skabt kort tid efter Big bang sammen med noget litium, mens næsten alle andre grundstoffer blev dannet senere hen i stjerner. Supernovaeksplosioner spreder stjernematerialet ud i det interstellare medium, så det bliver beriget med metaller. Nye stjerner dannes af dette berigede medium, så de indeholder en større mængde metaller end de ældre stjerner. Derfor fortæller mængden af metaller i en stjerne os noget om, hvor gammel den er.

Kilde: ESO

”Stjernen, som vi har studeret, er ekstremt metal-fattig hvilket betyder, at den er meget primitiv. Den kan være en af de ældste stjerner, der nogensinde er blevet opdaget,” tilføjer Lorenzo Monaco (ESO, Chile), som også har været involveret i undersøgelsen.

En anden overraskelse ved SDSS J102915+172927 er manglen på litium. En stjerne af den alder burde have en sammensætning, der ligner Universets kort tid efter Big bang, dog med lidt flere metaller i sig. Men holdet er kommet frem til, at mængden af litium i stjernen er mere end 50x lavere end forventet i det materiale, der blev produceret under Big bang.

”Det er et mysterium, hvordan litium, der blev dannet lige efter Universets begyndelse, er blevet ødelagt i denne stjerne,” tilføjer Bonifacio.

Forskerne påpeger også, at den besynderlige stjerne højst sandsynligt ikke er enestående. ”Vi har identificeret adskillige andre kandidatstjerner, der kan have et metalniveau, der minder om, eller endda er lavere end, det, vi ser i SDSS J102915+172927. Vi har nu planer om at observere dem med VLT for at se, om det er tilfældet,” siger Caffau afslutningsvis.