Foto: Vedant Chandra and the SDSS collaboration, ESA/Gaia image, A. Moitinho, A. F. Silva, M. Barros, C. Barata, University of Lisbon, H. Savietto, Fork Research

Objev, který přepisuje historii

Skupina studentů z University of Chicago objevila jednu z nejstarších známých hvězd ve vesmíru pomocí dat ze Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Tato hvězda, označená jako SDSS J0715-7334, je mimořádně čistá a skládá se téměř výhradně z vodíku a helia, což naznačuje, že se zformovala velmi brzy v kosmické historii.

Autor původního článku: redakce

Jak velká data vedla k významnému objevu

SDSS je globální spolupráce zahrnující více než 75 vědeckých institucí a funguje již 25 let. Jeho misí je zpřístupnit velké astronomické datové sady veřejnosti, aby je mohli zkoumat jak vědci, tak studenti. V současné fázi projekt používá robotické nástroje k sběru spekter z milionů objektů na obloze, což pomáhá vědcům studovat, jak se hvězdy, černé díry a galaxie vyvíjejí v průběhu času.

V rámci kurzu profesora Alexe Ji, studenti pracovali přímo s daty SDSS. Během několika týdnů zkoumali tisíce hvězd z nejnovějších výsledků průzkumu a hledali neobvyklé kandidáty. Z tohoto úsilí vybrali 77 hvězd pro podrobnější studium během plánované pozorovací cesty.

Jarní prázdniny, které změnily všechno

Skupina se vydala do Carnegie Science’s Las Campanas Observatory v Chile během jarních prázdnin, kde použili přístroj Magellan Inamori Kyocera Echelle (MIKE) na teleskopech Magellan. Jejich první pozorovací sezení proběhlo 21. března 2025. Druhá hvězda, kterou tu noc zkoumali, označená SDSSJ0715-7334, se rychle odlišila.

„Našli jsme ji první noc a úplně to změnilo naše plány pro kurz,“ řekl Ji. Původně bylo v plánu pozorovat každý cíl asi 10 minut. Po zjištění, jak neobvyklá tato hvězda je, studenti strávili tři hodiny jejím studiem následující noc. „Celou noc jsem sledovala tu kameru, abych se ujistila, že funguje,“ řekla Natalie Orrantia, jedna ze studentek zapojených do objevu.

„Starověký imigrant“ z jiné galaxie

Ukázalo se, že hvězda je mimořádně čistá, skládající se téměř výhradně z vodíku a helia. Tato chemická skladba naznačuje, že se zformovala velmi brzy v kosmické historii, což z ní činí jednu z nejstarších hvězd, které kdy byly pozorovány. Další analýza odhalila, že hvězda nebyla zrozena v Mléčné dráze. Místo toho se zformovala ve Velkém Magellanově oblaku, největší doprovodné galaxii Mléčné dráhy, a později migrovala do naší galaxie před miliardami let. Kvůli svému původu a stáří ji Ji popsal jako „starověkého imigranta“.

„Tento starověký imigrant nám poskytuje bezprecedentní pohled na podmínky v raném vesmíru,“ řekl Ji. „Projekty velkých dat, jako je SDSS, umožňují studentům přímo se zapojit do těchto důležitých objevů.“

Rekordně nízká metalicita odhaluje původ raného vesmíru

Astronomové používají termín „kovy“ k popisu prvků těžších než vodík a helium. „Metalicita“ hvězdy se týká toho, kolik těchto těžších prvků obsahuje. SDSSJ0715-7334 má jen 0,005 procenta kovů nalezených ve Slunci, což z ní činí hvězdu s nejnižší metalicitou, která byla kdy pozorována, více než dvakrát méně kovovou než předchozí držitel rekordu.

„Analyzovali jsme hvězdu pro velký rozsah prvků a jejich hojnost je u všech velmi nízká,“ řekl Ha Do, další student v týmu. Nízká metalicita je klíčovým indikátorem stáří. Prvky těžší než vodík a helium jsou vytvářeny při explozích supernov. Hvězda s velmi málo z těchto prvků se musela zformovat předtím, než většina supernov nastala, což znamená, že pravděpodobně patří k nejstarším generacím hvězd ve vesmíru.

Sledování cesty hvězdy napříč galaxiemi

Aby lépe porozuměli historii hvězdy, tým kombinoval svá pozorování s daty z mise Gaia Evropské kosmické agentury. To jim umožnilo vypočítat jak její vzdálenost, tak její pohyb skrze Mléčnou dráhu. Sledováním její cesty zpět o miliardy let zjistili, že hvězda pochází z Velkého Magellanova oblaku, než byla nakonec přitažena do Mléčné dráhy.

Vzácný chemický podpis a nečekané stopy

Další analýza odhalila další překvapující vlastnost. Ji rozdělil třídu do skupin, aby studovali různé aspekty hvězdy. Orrantia a Do vedli tým zkoumající její obsah uhlíku, který se ukázal být tak nízký, že nemohl být detekován. „Hvězda má tak málo uhlíku, že to naznačuje, že za její vznik je zodpovědné rané posypání kosmickým prachem,“ řekl Ji. „Tato cesta formování byla viděna pouze jednou předtím.“

Objev, který formuje budoucí kariéry

Účast na tak významném objevu na začátku jejich akademické kariéry ovlivnila budoucí plány studentů. Oba, Orrantia a Do, nyní plánují pokračovat v postgraduálním studiu astronomie. „Moci skutečně přispět k něčemu takovému je velmi vzrušující,“ řekl Do. „Tito studenti objevili víc než jen nejčistší hvězdu,“ řekla Juna Kollmeier, ředitelka SDSS-V. „Objevili své nezcizitelné právo na fyziku. Průzkumy jako SDSS a Gaia to umožňují studentům všech věkových kategorií po celém světě a tento příklad ukazuje, že stále existuje spousta prostoru pro objevování.“