Gwiazda stara jak Wszechświat

Wiek Słońca ocenia się na niecałe 5 miliardów lat. To jednak nawet nie połowa wieku Wszechświata. Według najnowszych ustaleń, Wszechświat ma 13,7 miliardów lat - tyle ich upłynęło od Wielkiego Wybuchu. Jak szybko po tym wydarzeniu mogły powstać pierwsze gwiazdy i czy jakieś z nich przetrwały do tej pory?

Astronomowie zbadali jedną z gwiazd naszej Galaktyki, oznaczoną HE 1523-0901. Do badań wykorzystano wielki teleskop VLT o średnicy 8,2 metra, poświęcając 7,5 godziny jego czasu obserwacyjnego na zbadanie gwiazdy.

Ustalenie wieku gwiazdy nie jest sprawą prostą. Na podstawie uzyskanego widma trzeba bardzo dokładnie oszacować poziom radioaktywnych pierwiastków w gwieździe.

Pierwiastki występują w przyrodzie w różnych odmianach zwanych izotopami. Jądra atomów składają się z protonów i neutronów. Atomy danego pierwiastka mają tę samą liczbę protonów, ale mogą mieć różną ilość neutronów. Niektóre izotopy są nietrwałe i ulegają samorzutnemu rozpadowi, zwykle w atomy innego pierwiastka. Takie nietrwałe izotopy nazywa się promieniotwórczymi.

Izotopy można scharakteryzować długością czasu, w którym rozpadowi ulegnie połowa atomów. Znając dodatkowo początkowy stosunek zawartości izotopów radioaktywnych do stabilnych oraz mierząc aktualną jego wartość, można określić wiek obiektu. Stosowana w archeologii metoda datowania radiowęglowego opiera się na izotopie węgla 14C, który ma okres połowicznego rozpadu równy niecałe 6000 lat.

W astronomii trzeba stosować izotopy bardziej trwałe. Na przykład izotopy uranu, które mają okres połowicznego rozpadu równy miliony, a nawet kilka miliardów lat.

Jednak znalezienie gwiazdy, która pozwoli ocenić swój wiek w ten sposób, nie jest proste. Bardzo niewiele gwiazd wykazuje w widmach pierwiastki promieniotwórcze. Badam bardzo rzadką podgrupę tych już i tak rzadkich gwiazd. Naprawdę szukam igły w stogu siana - wyjaśnia Anna Frebel z McDonald Observatory w USA.

W przypadku gwiazdy HE 1523-0901 po raz pierwszy udało się zbadać jednocześnie kilka takich wskaźników. Zmierzono m.in. stosunki występowania uranu i toru, uranu i irydu, toru i europu, toru i osmu. Na podstawie tego ustalono, że gwiazda ma 13,2 miliardów lat, jest zatem tylko 500 milionów lat młodsza niż Wszechświat.

Oznacza to też, że nasza Galaktyka musiała uformować się niedługo po Wielkim Wybuchu. Wynik jest zgodny z wcześniejszymi określeniami wieku Drogi Mlecznej. W roku 2004 na podstawie wieku gromady kulistej NGC 6397 oszacowano wiek naszej Galaktyki na 13,6 +/- 0,8 mld lat.

Główną autorką artykułu o badaniu wieku gwiazdy HE 1523-0901 jest Anna Frebel z McDonald Observatory w USA. Publikacja ukazała się 10 maja w "The Astrophysical Journal Letters".