Stelele de primă generaţie şi metalele grele

La prima vedere, CS 22892-052 arată ca o stea bătrână și deloc ieşită din comun. Născută acum aproximativ 13 miliarde de ani, la doar 700 de milioane de ani după Big Bang, îi lipsesc multe din elementele mai strălucitoare și mai interesante.


Obiecte: Stele antice
Compoziție: Pline cu metale grele

O privire mai atentă ne arată însă că bătrâna stea e "împodobită" cu aur.

Terese Hansen de la Institutul Neils Bohr din Copenhaga, Danemarca și colegii acesteia sunt de părere că și-au dat seama de ce. Acum mult timp, un jet de neutroni ar fi presărat, se pare, aur în maternitatea stelară unde s-a născut şi această norocoasă stea.

Stelele își arată de obicei vârsta în propria “îmbrăcăminte”. Stelele foarte bătrâne tind să fie austere, având în compoziție elemente mai simple, mai ușoare, deoarece au luat naştere din nori puri de hidrogen și heliu creaţi în urma Big Bang-ului.

Metale prețioase
Stelele mai tinere au în componență elemente metalice mai grele, precum cuprul și zincul. Aceste elemente sunt produse de stelele masive care și-au împrăștiat conținutul în norii gazoși din apropiere pentru a fi încorporat în următoarea generație de aştri.
Însă între 3 și 5% din stelele îmbătrânite sunt împodobite în unele elemente chimice caracteristice stelelor mai tinere. CS 22892-052 a fost primul exemplu cunoscut de astfel de stea bătrână din Calea Lactee. Ciudat, în timp ce acestea nu au elemente de greutate mijlocie, cum ar fi fierul sau cobaltul, au multe dintre elementele grele, incluzând aici aurul, platina și plumbul.
Aceste elemente se pot forma doar cu ajutorul unei reacții nucleare de nucleosinteză numite procese-r, considerată a lua naștere în urma exploziilor unei supernove, atunci când o explozie puternică de neutroni formează rapid o masă de nuclee atomice. “Asta ne spune că acele stele probabil sunt martorii anumitor procese astrofizice care includ şi nucleosinteza specifică proceselor de tip r”, spune Timothy Beers de la Universitatea statului Michigan din   East Lansing.


O teorie - sistemele binare

O teorie a fost aceea că fiecare dintre aceste stele a avut, la un moment dat, o stea masivă companion, ambele fiind parte dintr-un sistem solar binar. Atunci când steaua companion a explodat, transformându-se într-o supernovă, ar fi perforat steaua mai mică cu metalele tocmai create.
Pentru a testa această idee, Beers și colegii săi s-au folosit de telescopul Nordic Optical de pe insula La Palma din Insulele Canare, pentru a observa 17 stele bătrâne atipice, în total de 14 ori între aprilie 2007 și septembrie 2011. Au folosit tehnici dezvoltate pentru studiul exoplanetelor pentru a vedea dacă stelele s-au mișcat datorită rămășițelor dense lăsate de companionul ce a explodat.
Doar 3 din 17 au prezentat semnale care să indice că ar fi membre ale unor sisteme binare, ceea ce nu este mai mult de media pentru stelele normale. Nu există nicio legătură între stelele presărate cu aur și un trecut "binar", asa că sursa metalelor prețioase nu poate fi materialul donat de steaua companion.

Fascicul neutronic
Eliminând acest scenariu, echipa a trecut la următoarea explicație probabilă, și anume ideea că stelele au pmit acele elemente de la alte supernove. Dar de ce beneficiază doar câteva stele de pe urma acestui fenomen? Și de ce doar elementele de nucleosinteză rezultate în procesele de tip r și nu şi altele?

Un fascicul de neutroni ar putea fi răspunsul, spune Beers. Dacă o stea se rotește rapid înainte să explodeze, materialul din interiorul său ar putea scăpa ușor de-a lungul axei de rotație. Aceasta ar putea duce la formarea unui fascicul de neutroni de mare viteză care ar trece prin straturile superioare ale stelei și ar fabrica elementele de nucleosinteză în timp ce ar merge mai departe. Acest proces ar presăra un jet îngust de elemente de nucleosinteză în mediul interstelar local, creând un nor împânzit cu aur în care una din a aceste stele anormale ar putea mai târziu să se formeze.

Alternativ, aurul ar fi putut să fi fost creat în momentul ciocnirii a două stele neutronice, spune astrofizicianul Stan Woosley de la Universitatea din California, Santa Cruz. Asta ar forma multe elemente de nucleosinteză și datorită faptului că aceste fuziuni sunt rare, doar câţiva nori gazoşi fiind "însămânţaţi", conducând la formarea a doar câteva stele aurii.

CS 22892-052 este încă şi mai aparte. În plus, față de toate metalele grele, este plină de carbon, iar astronomii încă nu știu cum a ajuns acest element acolo.