Het is maar een uiterst zwak lichtpuntje in het sterrenbeeld Leeuw. Toch weet een ster die astronomen van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA onlangs onderzocht hebben een breed gedragen model voor stervorming op zijn kop te zetten. We hebben het over SDSS J102915+172927, een ster die vrijwel geheel uit waterstof en helium bestaat, 13 miljard jaar oud is en een massa heeft van 0,8 zonmassa’s.
Nou en, zou je misschien denken. Maar deze combinatie van eigenschappen is volgens de geldende theorieën helemaal niet mogelijk. Sterren die zo licht zijn als deze kunnen volgens de huidige opvattingen niet ontstaan zijn uit alleen waterstof en helium.
De bewuste ster. Een ver en vaag lichtvlekje in het sterrenbeeld Leeuw. Afbeelding: © ESO/Digitized Sky Survey
Zware elementen, lichte sterren
Het huidige model gaat er vanuit dat de eerste sterren zeer zwaar en heet waren, en bestonden uit waterstof, helium en kleine hoeveelheden lithium. Deze lichte elementen zijn kort na de oerknal ontstaan.
Onder invloed van de enorme druk in de kernen van deze ‘eerste generatie-sterren’, zijn vervolgens alle zwaardere elementen gevormd. Supernova’s, de enorme explosies waarmee de eerste generatie-sterren hun levenscyclus afsloten, hebben de zwaardere elementen (zwaarder dan helium, astronomen noemen dit ‘metalen’) vervolgens over de rest van het heelal verspreid.
Dankzij de metalen konden zich volgens dit model ook lichtere sterren vormen. Metalen zijn volgens het model nodig zijn om een samentrekkende gaswolk af te koelen. Zonder deze koeling zou de temperatuur in de gaswolk te heet worden. Hierdoor ontstaat er een naar buiten gerichte druk die voorkomt dat er een een kleine, lichte ster kan ontstaan. Zwaardere elementen zijn dus onmisbaar voor het ontstaan van lichte sterren.
Dat vertelt althans de huidige theorie ons. Met de ontdekking van SDSS J102915+172927 kan dit model nu waarschijnlijk voor een deel de prullenmand in. Een lichte ster kan wel degelijk ontstaan zonder de koelende invloed van metalen, schrijven de astronomen in het artikel in Nature. Hoe dat in zijn werk gaat is echter nog onduidelijk.
Ster SDSS J102915+172927 bestaat voor 75% uit waterstof en voor 25% uit helium. Astronomen ontdekten dat het metaal-gehalte in deze ster zeker 20.000 keer lager is dan in de zon. Afbeelding: © ESO/Digitized Sky Survey 2
De sterrenkundigen hebben bovendien nog meer kandidaat-sterren ontdekt die mogelijk dezelfde chemische samenstelling als de onlangs ontdekte ster hebben. Het onderzoeksteam houdt er zelfs rekening mee dat er sterren bestaan die nog minder metalen bevatten dan SDSS J102915+172927.
De Europese astronomen hebben de samenstelling van deze vreemde ster geanalyseerd met de X-shooter en de UVES, de uiterst gevoelige spectrografen van de Very Large Telescope in Chili. Een spectograaf is een instrument waarmee het licht van een verre ster in zijn samenstellende kleuren opgesplitst kan worden. Aan de hand van de verschillende kleuren licht kan de chemische samenstelling van de ster bepaald worden.
Meer raadsels
De bijna volledige afwezigheid van metalen in SDSS J102915+172927 geeft aan dat de onderzochte ster uit de tijd moet stammen dat er nog weinig metalen in het heelal aanwezig waren. De astronomen schatten zijn leeftijd op 13 miljard jaar. De ster zou ‘slechts’ 700 miljoen jaar na de oerknal ontstaan zijn. Het is daarmee een van de oudste sterren die ooit is waargenomen.
De leeftijd van de ster leidt tot nog meer raadsels. De samenstelling van zο’n oude ster zou vergelijkbaar moeten zijn met die van het heelal kort na de oerknal. De nieuw ontdekte ster bestaat voor 75% uit waterstof en voor 25% uit helium. Dat komt slechts grofweg overeen met de samenstelling van het jonge heelal. Het ontbreekt in de ster bijvoorbeeld volledig aan lithium, dat volgens astronomen wel degelijk bij de oerknal gevormd werd. Het lithium in deze ster is blijkbaar vernietigd. Maar hoe dat kon is nog volstrekt onduidelijk.
