Astronomové detekovali velké množství kyslíku v atmosféře prastaré hvězdy

Mezinárodní tým astronomů z University of California San Diego, Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) a University of Cambridge detekoval velké množství kyslíku v atmosféře jedné z nejstarších hvězd, které již dávno vyčerpaly své palivo, známých jako „primitivní hvězdy“, a kterou astronomové pojmenovali J0815+4729.

Tento nový objev, který byl uskutečněn na observatoři W. M. Keck Observatory na Mauna Kea, Havaj, při analýze chemického složení obálky prastaré hvězdy, poskytnul důležité vodítko k otázce, jak kyslík a další důležité chemické prvky byly vytvořeny v první generaci hvězd ve vesmíru.

„Závěry jsou velmi vzrušující. Informují nás o určité nejranější etapě vesmíru využitím hvězd v našem kosmickém okolí,“ říká John O'Meara, hlavní vědecký pracovník Keck Observatory. „Dívám se dopředu a předpokládám více měření jako je toto, abychom mohli lépe porozumět nejranějšímu rozsévání kyslíku a dalších chemických prvků po celém mladém vesmíru.“

Kyslík je třetím nejrozšířenějším chemickým prvkem ve vesmíru po vodíku a héliu a je nezbytný pro všechny formy života na Zemi, jako chemický základ dýchání a stavební blok uhlovodíků. Je rovněž hlavní elementární složkou zemské kůry. Avšak kyslík neexistoval v rané fázi vesmíru; vytvořil se v důsledku nukleárních reakcí, ke kterým docházelo hluboko v nitrech nejhmotnějších hvězd, jejichž hmotnosti zhruba 10× převyšovaly hmotnost Slunce.

Sledování rané produkce kyslíku a dalších chemických prvků vyžaduje studium nejstarších hvězd, které stále ještě existují. J0815+4729 je jednou z takových hvězd; nachází se ve vzdálenosti 5000 světelných roků od Země a její poloha se promítá do souhvězdí Rysa.

„Hvězdy podobné J0815+4729 se především vyskytují ve hvězdném halo,“ vysvětluje astrofyzik Adam Burgasser z UC San Diego a spoluautor této studie. „Označení je kvůli jejich zhruba sférickému rozložení v okolí Mléčné dráhy, což je v protikladu k mnohem známějšímu plochému disku mladších hvězd zahrnujících i naše Slunce.“

Vědecký tým pozoroval hvězdu J0815+4729 prostřednictvím spektrometru HIRES (High-Resolution Echelle Spectrometer) na dalekohledu Keck I o průměru 10 m na observatoři Keck Observatory. Data, která vyžadovala více než pět hodin sledování hvězdy v průběhu jedné noci, byla využita k určení množství 16 chemických prvků včetně kyslíku v atmosféře hvězdy.

„Původní složení hvězd napovídá, že vznikly v průběhu prvních stovek miliónů roků po Velkém třesku, pravděpodobně z materiálu vyvrženého prvními supernovami v Mléčné dráze,“ říká Jonay González Hernández na Ramón y Cajal, postgraduální vědecký pracovník a hlavní autor studie.

Data o hvězdě pořízená spektrometrem HIRES na Keck Observatory odhalila velmi neobvyklé chemické složení. Zatímco obsahovala relativně velké množství uhlíku, dusíku a kyslíku – přibližně 10, 8 a 3 % celkového množství známého na Slunci – další prvky jako vápník a železo se vyskytovaly v množství jedné milióntiny z obsahu známého na Slunci.

„Je známo pouze několik takovýchto hvězd v halo naší Galaxie, avšak žádná neobsahuje tak velké množství uhlíku, dusíku a kyslíku v porovnání s obsahem železa,“ říká David Aguado, postgraduální vědecký pracovník na University of Cambridge a spoluautor studie.

Výzkum hvězd tohoto typu zahrnuje vyhrazené projekty, které prověřují stovky tisíc hvězdných spekter za účelem odhalení několika ojedinělých zdrojů, jako je J0815+4729; poté následují pozorování k určení jejich chemického složení. Tato hvězda byla jako první identifikována v datech získaných v rámci průzkumu Sloan Digital Sky Survey (SDSS), následně byly určeny její charakteristiky vědeckým týmem IAC v roce 2017 pomocí dalekohledu Grand Canary Telescope (GTC), La Palma, Španělsko.

„Před třiceti roky jsme zahájili na IAC studium přítomnosti kyslíku v nejstarších hvězdách naší Galaxie; tyto závěry měly již indikovat, že tyto chemické prvky byly vytvořeny v enormním množství již první generací supernov,“ poznamenává Rafael Rebolo, ředitel IAC a spoluautor studie.

Článek byl publikován 21. ledna 2020 v časopise Astrophysical Journal Letters.

Zdroj: https://phys.org/news/2020-01-astronomers-large-amounts-oxygen-ancient.html

autor: František Martinek