Quando l’Universo era giovane, circa 13,7 miliardi di anni fa, le prime stelle si formarono nell’oscurità densa, accendendo il cosmo.
Non abbiamo ancora trovato nessuna di queste primissime stelle, note come stelle di Popolazione III, ma una stella trovata in una galassia nana in orbita attorno alla Via Lattea è sospettata di essere una di queste.
AS0039, situata nella galassia sferoidale nana Sculptor a 290.000 anni luce di distanza, ha una composizione chimica che suggerisce che possa incorporare elementi di una stella Pop III che è diventata ipernova.
Secondo un’analisi condotta dall’astronomo Ása Skúladóttir dell’Università di Firenze in Italia, non è solo la stella con la più bassa metallicità mai scoperta al di fuori della galassia della Via Lattea, ma ha anche la più bassa abbondanza di carbonio mai vista in qualsiasi stella.
Se confermato, AS0039 potrebbe essere la chiave per aiutarci a capire come l’Universo ha acceso le sue luci.
“Siamo in presenza di una stella secondaria con caratteristiche chimiche eccezionali: povera di ferro, AS0039 non è nemmeno ricca di carbonio e ha una quantità estremamente bassa di magnesio rispetto ad altri elementi più pesanti, come il calcio“, spiega Skúladóttir in una dichiarazione.
Sebbene gli astronomi abbiano una comprensione abbastanza buona di come l’Universo si sia evoluto dal Big Bang al suo stato attuale, è difficile scrutare i confini dello spazio-tempo. Per alcuni milioni di anni dopo il Big Bang, lo spazio è stato riempito da un gas caldo, torbido e opaco. È stato solo quando sono nate le prime stelle e la loro luce ultravioletta ha ionizzato questo gas che la luce ha potuto fluire liberamente.
I processi di formazione stellare odierni ci danno un’idea di come sono nate queste stelle di Pop III e trovarle sarà il modo migliore per capire come si è realmente svolto questo strano periodo nella storia dell’Universo.
E questo significa stelle che sono molto povere di elementi pesanti. Prima che le stelle si formassero non c’erano elementi pesanti nell’Universo; era una zuppa composta principalmente da idrogeno ed elio. Quando sono arrivate le stelle, hanno iniziato a fondere elio e idrogeno nei loro nuclei formando elementi più pesanti, fino al ferro. Eventi violentemente energetici come le supernovae forgiarono e proiettarono nello spazio elementi ancora più pesanti.
Questi elementi, sparsi in tutto l’Universo, furono poi assorbiti nelle successive generazioni di stelle nate da gas e polvere cosmici. Quindi, se troviamo stelle relativamente povere di metalli, significa che la stella deve essere piuttosto vecchia, nata in un tempo prima che i metalli fossero abbondanti.
AS0039 è davvero molto povera di metalli. Già di per sé sarebbe interessante. La galassia Scultore è piuttosto povera di metalli in generale, con solo il 4% dell’abbondanza proporzionata di carbonio trovata nella Via Lattea, il che suggerisce che sia piuttosto primitiva; AS0039 è povera di metalli anche per la sua posizione.
Ma Skúladóttir e il suo team hanno scoperto che la stella è carente di carbonio e magnesio anche più del solito per una stella povera di metalli. Poiché questi elementi si formano tramite la fusione del nucleo stellare, ciò suggerisce un’origine insolita per la nube di gas molecolare AS0039 da cui si è formata.
Tali rapporti di abbondanza di carbonio-ferro, magnesio-calcio e magnesio-titanio, ha affermato il team, sono coerenti con un’esplosione estremamente energetica: un’ipernova, 10 volte più energetica di una supernova.
Ciò è in parte dovuto al fatto che calcio e titanio sono elementi alfa esplosivi che si formano durante l’esplosione di una supernova. Durante un’esplosione ancora più energetica, si ottengono livelli più elevati di calcio e titanio. Questo, ha detto il team, potrebbe spiegare l’abbondanza di questi elementi in AS0039.
Per capire come sia successo, gli astronomi hanno eseguito delle simulazioni. La soluzione migliore è stata l’esplosione di un’ipernova di una stella progenitrice Pop III con una massa di circa 21 volte la massa del Sole, con un’energia di 10 x 10 51 erg.
Ciò significherebbe che AS0039 rappresenta una delle prime prove osservative per le ipernove a metallicità zero e un’opportunità spettacolare per cercare di capire le primissime stelle nell’Universo.
“Lo studio mostra che l’analisi dei fossili stellari permette non solo di determinare indirettamente la massa delle prime stelle“, afferma l’astronoma Stefania Salvadori dell’Università di Firenze, “ma fornisce anche informazioni cruciali sull’energia delle prime esplosioni di supernova e quindi sui primi passi dell’Universo“.
La ricerca è stata pubblicata su The Astrophysical Journal Letters.
