A circa 35.000 anni luce di distanza dalla Terra splende una stella gigante rossa denominata SMSS J160540.18-144323.1 con un contenuto di ferro più basso di qualsiasi stella mai analizzata prima nella Via lattea. Questa caratteristica fa di essa una delle stelle più vecchie dell’Universo.
Probabilmente la stella fa parte della seconda generazione di stelle che si sono formate subito dopo la nascita dell’Universo avvenuta 13,8 miliardi di anni fa.
Come ha spiegato l’astronomo Thomas Nordlander dell’ARC Center of Excellence per All Sky Astrophysics in 3 Dimensioni e Australian National University: “Questa stella incredibilmente anemica, che probabilmente si è formata poche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang, ha livelli di ferro 1,5 milioni di volte inferiori a quello del Sole. Contenuto paragonabile a una goccia d’acqua in una piscina olimpionica“.
Il giovane Universo era composto principalmente da elementi leggeri quali idrogeno e elio e in passato si è sempre ritenuto che le prime stelle fossero giganteschi astri composti da questi due elementi. Stelle molto massicce, molto calde e di breve durata chiamate stelle di popolazione III che non sono mai state osservate.
Tutte le stelle splendono grazie alla fusione nucleare che impiega nuclei atomici di elementi leggeri che vengono combinati per creare elementi più pesanti. Nelle stelle più piccole, avviene principalmente la fusione dell’idrogeno in elio. Ma nelle stelle più grandi, come si pensa che siano state le stelle della Popolazione III, si possono ottenere dalla fusione elementi fino al silicio e al ferro.
Stelle cosi massicce terminano la loro vita con una spettacolare esplosione da supernova rilasciando nello spazio circostante tutti gli elementi sintetizzati. Questi elementi formeranno in seguito nuove stelle e il metallo contenuto all’interno di esse è un indicatore affidabile del periodo della loro formazione. Quando ci si riferisce ai metalli presenti nelle viscere delle stelle si intendono metalli tutti gli elementi diversi dall’idrogeno e dall’elio.
Sappiamo che la metallicità del Sole è circa 1,6% della massa e la nostra stella potrebbe essersi formata dopo 100 generazioni di stelle a partire dal Big Bang. Per le altre stelle della galassia, la metallicità è espressa come [Fe/H], che rappresenta il logaritmo del rapporto dell’abbondanza di ferro della stella rispetto a quella del Sole. La metallicità di una stella si misura dallo spettro di assorbimento degli elementi contenuti nell’atmosfera stellare.
Nella nostra galassia esistono altre stelle a bassa metallicità, fatto che ne pone l’origine nell’Universo primitivo. Uno di questi oggetti è denominato 2MASS J18082002–5104378 B, che deteneva il record per il più basso contenuto di ferro di [Fe / H] = −4,07 ± 0,07 – circa 11.750 volte meno metallico del Sole. Tuttavia SMSS J160540.18–144323.1 è a [Fe / H] = −6,2 ± 0,2. Come ha detto Nordlander, è circa 1,5 milioni di volte meno metallico del Sole.
Probabilmente le stelle di Popolazione III non hanno vissuto abbastanza a lungo da consentirci di studiarle. Ma attraverso le stelle che si sono formate in seguito, le loro storie possono essere forse raccontate. I ricercatori ritengono che SMSS J160540.18-144323.1 abbia ereditato il suo ferro da una stella con una massa relativamente bassa per l’Universo primordiale, di solo circa 10 volte la massa del nostro Sole. Il team ritiene che un astro simile è abbastanza massiccio da produrre una stella di neutroni e, dopo, una supernova relativamente debole.
L’esplosione di una supernova può innescare un rapido processo di cattura dei neutroni. Questa, è una serie di reazioni nucleari in cui i nuclei atomici si scontrano con i neutroni per sintetizzare elementi più pesanti del ferro. Non sono state trovate prove significative di questi elementi nella stella, il che potrebbe significare che questi elementi sono stati catturati dalla stella di neutroni formatasi.
Tuttavia è fuoriuscito abbastanza ferro da essere incorporato in SMSS J160540.18-144323.1 in fase di formazione, probabilmente uno dei primissimi membri di quella seconda generazione di stelle.
Oggi quella stella sta morendo. È una gigante rossa, il che significa che la stella è al termine del suo ciclo vitale e sta consumando le ultime riserve di idrogeno prima di passare alla fusione dell’elio.
Il team ritiene che studiarla più da vicino potrebbe fornire ulteriori informazioni sulle stelle di popolazione III.
