ستاره‌شناس‌ها شواهدی را از اولین ستاره‌های جهان پیدا کردند

در حدود ۱۳/۷ میلیارد سال پیش، یعنی زمانی که جهان جوان بود، اولین ستاره‌ها در تاریکی شکل گرفتند و به کیهان روشنایی بخشیدند. هنوز دانشمندان در جستجوی اولین ستاره‌ها موسوم به ستاره‌های جمعیت ۳ هستند. کشف بعدی می‌تواند ستاره‌ای در کهکشانی کوتوله باشد که به دور راه شیری می‌چرخد.

ستاره‌ی AS0039 که در کهکشان کوتوله‌ی بیضی شکل Sculptor (مجسمه‌ساز) در فاصله‌ی ۲۹۰ هزار سال نوری قرار دارد، دارای ترکیب شیمیایی مشابه ستاره‌های جمعیت ۳ است. بر اساس تحلیل اسا اسکولدوتیر، ستاره‌شناس دانشگاه فلورانس ایتالیا، این ستاره تنها ستاره‌ی کم فلز نیست که خارج از راه شیری کشف شده است اما دارای کمترین فراوانی کربن در میان ستاره‌های کشف‌شده است. AS0039 در صورت تأیید می‌تواند به دانشمندان در چگونگی روشن شدن لامپ‌های کیهان در اوایل حیات آن کمک کند. به گفته‌ی اسکولدوتیر:

شاهد ستاره‌ای ثانویه با ویژگی‌های شیمیایی استثنایی هستیم: مقدار کم آهن. ستاره‌ی AS0039 حتی غنی از کربن هم نیست و مقادیر منیزیم آن در مقایسه با عناصر سنگین‌تری مثل کلسیم کمتر است.

گرچه ستاره‌شناس‌ها درک خوبی از چگونگی تکامل کیهان از زمان بیگ‌بنگ تا موقعیت فعلی آن دارند، بررسی نقاط دوردست فضازمانی برایشان دشوار است. به مدت چند میلیون سال پس از بیگ‌بنگ، فضا پر از گازهای مات، تیره و داغ بود. تا اینکه با تولد اولین ستاره‌ها و یونیزه شدن گازهای جهان با نور فرابنفش آن‌ها، فضا حالتی شفاف پیدا کرد و نور آزادانه در سراسر آن منتشر شد.

فرآیندهای کنونی شکل‌گیری ستاره‌ها ایده‌هایی را درباره‌ی چگونگی شکل‌گیری ستاره‌های جمعیت ۳ مطرح می‌کنند اما یافتن این ستاره‌ها و ردپایشان بهترین روش برای پی بردن به دوره‌ی آغازین تکامل جهان است. همچنین یافته‌ها نشان می‌دهند در آن زمان ستاره‌ها دچار فقر عناصر سنگین بودند.

قبل از شکل‌گیری ستاره‌ها هیچ عنصر سنگینی در جهان وجود نداشت و جهان مانند سوپی از هیدروژن و هلیوم بود. وقتی ستاره‌ها شکل‌ گرفتند، شروع به گداخت هسته‌ای و تشکیل عناصر سنگین کردند تا اینکه آهن تشکیل شد. رویدادهای پر انرژی مثل سوپرنوا هم خود زمینه‌ای برای شکل‌گیری عناصر سنگین‌تر فراهم کردند. عناصر سنگین در سراسر جهان پراکنده شدند و نسل‌های بعدی ستاره‌ها را از گاز کیهانی و غبار تشکیل دادند. در نتیجه اگر ستاره‌ها دارای مقدار اندکی فلز باشند یعنی به قدری قدیمی هستند که عمرشان به زمان قبل از فراوانی فلز بازمی‌گردد.

AS0039 هم ستاره‌ای کم فلز است. کهکشان اسکالپتور به‌طور کلی از نظر فلزی فقیر است و تنها دارای ۴ درصد فراوانی کربنی در راه شیری است؛ بنابراین AS0039 به دلیل موقعیت خود از نظر فلزی فقیر است. اما اسکولادوتیر و تیم او متوجه شدند مقدار کربن و منیزیم این ستاره بسیار کمتر از ستاره‌های معمولی کم فلز است. از آنجا که این عناصر در جریان گداخت هسته‌ای تشکیل می‌شوند، منشأ عجیب ابرهای گاز مولکولی را نشان می‌دهند که AS0039 از آن‌ها تشکیل شده است.

پژوهشگرها برای پی بردن به چگونگی این فرایند شبیه‌سازی‌هایی را اجرا کردند. بهترین تطبیق، انفجار هایپرنوای ستاره‌ی پیشین جمعیت ۳ بود که جرم آن دقیقا به ۲۱ برابر جرم خورشید می‌رسید. در نتیجه AS0039 بخشی از شواهد اولیه برای هایپرنوای بدون فلز را ارائه می‌کند و فرصتی مناسب برای درک اولین ستاره‌های جهان است. به گفته‌ی استفانیا سالوادوری، ستاره‌شناس دانشگاه فلورانس:

تحلیل فسیل‌های ستاره‌ای نه‌تنها امکان بررسی غیرمستقیم جرم اولین ستاره‌ها را فراهم می‌کند بلکه اطلاعات حیاتی را درباره‌ی انرژی اولین انفجارهای ستاره‌ای را در اختیارمان می‌گذارد.