Astronomi su otkrili tri drevne 'odbjegle' zvijezde u predgrađu galaksije Mliječni put koje jure u krivom smjeru stotinama tisuća kilometara na sat.

Unatoč tome što su lijepe za svoju dob, tri su zvijezde toliko stare da potječu iz vremena nastanka prvih galaksija -između jedne i dvije milijarde godina nakon Velikog praska.

Istraživači s Massachusetts Institute of Technology (MIT) ove su zvijezde pronašli u aureoli Mliječne staze, difuznom oblaku od zvijezda, plina i prašine koji obuhvaća našu cijelu galaksiju. Tim je zvjezdana tijela, koja su stara između 13 milijardi i 12 milijardi godina, nazvao 'zvijezdama malog nagomilanog zvjezdanog sustava ili SASS'. Ime ukazuje da je svaka od ovih zvijezda nastala u vlastitoj maloj, primitivnoj galaksiji koja je kasnije kanibalizirao naš Mliječni put.

Istraživači vjeruju da na rubovima Sunčevog sustava može postojati još drevnih zvjezdanih lutalica, tvoreći neku vrstu 'fosilnog zapisa' koji detaljno opisuje kako je naša galaksija rasla konzumiranjem drugih i usvajanjem njihovih zvijezda. Takve bi se zvijezde također mogle koristiti kao analogije za proučavanje najranijih zvijezda i galaksija u svemiru.

'Ove najstarije zvijezde bi definitivno trebale biti tamo, s obzirom na ono što znamo o formiranju galaksija', rekla je članica tima i profesorica fizike na MIT-ju Anna Frebel u izjavi. 'Oni su dio našeg kozmičkog obiteljskog stabla, a sad imamo i novi način kako ih pronaći.'

Otkrivanje više SASS zvijezda značilo bi više zvijezda sličnih onima u takozvanim ultraslabim patuljastim galaksijama, koje su najstarije preživjele galaksije u svemiru. Iako su te galaksije ostale netaknute, previše su udaljene da bi se mogle detaljno istražiti. Istrgnute iz sličnih primordijalnih galaksija i apsorbirane u Mliječni put, SASS zvijezde su stoga pristupačniji put za razumijevanje kako su neke od tih vrlo ranih galaksija evoluirale.

'Sada možemo unutar Mliječne staze tražiti više zvijezda iz drevnih galaksija koji su puno svjetlije te proučavati njihovu kemijsku evoluciju bez potrebe da lovimo izuzetno blijede zvijezde', dodala je Frebel.

Od učionice do svemira

Potraga za drevnim zvijezdama na rubu Mliječne staze započela je 2022. u sklopu Frebelinog novog tečaja Observational Stellar Archaeology. Tijekom ovih sesija, istraživačica MIT-a detaljno je opisala metode istraživanja starijih zvijezda i raspravljala o tome kako se te metode mogu primijeniti na neproučene zvijezde kako bi se odredilo njihovo podrijetlo.

'Dok se većina naših predavanja bavi temama od početka određene grane znanosti nadalje, ovaj nas je predmet odmah stavio na samu granicu istraživanja u astrofizici', rekla je u izjavi Hillary Andales, članica Frebelinog laboratorija na MIT-jevom Institutu za astrofiziku i svemirska istraživanja Kavli.

Kad su se formirale prve zvijezde, svemir je bio ispunjen uglavnom vodikom, malo helija i samo malim udjelom težih elemenata, koje astronomi nazivaju 'metalima'. Dok su te zvijezde živjele, kovale su metale u jezgrama, na kraju eksplodirajući i raspršujući elemente. Ti elementi su tada postali građevnim blokovima sljedeće generacije zvijezda. Ovo znači da bi prve zvijezde trebale imati sastav 'siromašan metalima' u usporedbi s kasnijim zvijezdama koje su obogaćene prethodnim zvjezdanim doprinosima manifestu teških elemenata svemira, piše Space.

Kako bi identificirali drevne zvijezde koje vrebaju u Mliječnoj stazi, studenti pod Frebelinim vodstvom posebno su se usredotočili na zvijezde kojima nedostaje stroncij i barij. To ih je dovelo do tri zvijezde koje je teleskop Magellan promatrao 2013. i 2014.

Ne samo da je trima zvijezdama koje je istaknuo tim nedostajali stroncij i barij, već je i sadržaj željeza u objektima bio prilično nizak u usporedbi s 'modernijim' zvijezdama poput našeg 4,6 milijardi godina starog Sunca. Zapravo, za jednu od zvijezda omjer željeza i helija je 10 000 puta manji od omjera istih elemenata kod Sunca.

I, naravno, kemijski sastav zvijezda ne samo da je otkrio da su stare između 12 i 13 milijardi godina, već je pokazao i nevjerojatnu sličnost s kemijskim sastavom drevnih, ultraslabih patuljastih galaksija.

Nadalje, kako bi otkrili kako su te drevne zvijezde postale dijelom naše galaksije, istraživači su promatrali njihove orbite i putanje preko neba. Ovo je otkrilo da se zvijezde nalaze na tri različite lokacije aureole Mliječnog puta i da se nalaze oko 30.000 svjetlosnih godina od Zemlje. Podrijetlo zvijezda kao dijelova galaksija koje je progutala Mliječna staza otkriveno je ne samo njihovim sastavom koji je siromašan metalom, već i činjenicom da orbitiraju u drugom smjeru od glavnog diska Mliječne staze i većine njegove aureole. Zvijezde su također imale nasumične kutove i čudne putanje koje su postojale milijardama godina.

Istražujući ovo retrogradno kretanje, tim je otkrio još 65 zvijezda koje pokazuju isti obrazac. Te su zvijezde također imale nizak sadržaj stroncija i barija, ali zapanjujuće, imale su još nešto zajedničko sa zvijezdama SASS. One su u bijegu! Zanimljivo, sve su prilično brze - stotinama kilometara u sekundi, te idu u krivom smjeru', objasnila je Frebel. 'Ne znamo zašto je to tako, ali riječ je o dijelu slagalice koji nam je trebao i koji nisam baš predvidjela kad smo počeli.'

U Mliječnoj stazi postoji oko 400 milijardi zvijezda, a Frebel i kolege sada će među njima tražiti još SASS zvijezda. Učinit će to tražeći zvjezdane sastave siromašne metalima, zatim provjeravajući imaju li odabrani subjekti orbite koje se ne podudaraju s galaktičkim protokom.

Rezultati tima objavljeni su 14. svibnja u časopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.