Nasza galaktyka — Droga Mleczna — to naprawdę imponująca struktura. W jej dysku o średnicy 100 000 lat świetlnych znajduje się około 400 miliardów gwiazd. Dysk galaktyki jednak otoczony jest jeszcze rozległym sferycznym halo, w którym znajdują się liczne gromady kuliste oraz pomniejsze galaktyki karłowate, które także krążą wokół Drogi Mlecznej.
Szacuje się, że wszechświat ma jakieś 13,8 miliarda lat. Nasza galaktyka ma około 10 miliardów lat, a nasz układ planetarny znajdujący się 30 000 lat świetlnych od centrum Drogi Mlecznej ( i 20 000 lat świetlnych od jej zewnętrznej krawędzi) ma zaledwie 4,6 miliarda lat, więc jest stosunkowo młody.
Naukowcy badający ewolucję wszechświata od dawna poszukują najstarszych gwiazd, które powstawały z wodoru i helu, który istniał na początku wszechświata. Gwiazdy takie nie były jeszcze zanieczyszczone cięższymi metalami, bowiem te powstały dopiero później we wnętrzach pierwszych gwiazd.
Czytaj także: Najstarsza gwiazda we wszechświecie
Można zatem założyć, że gwiazdy z ekstremalnie niską zawartością metali powstały wcześniej, niż młodsze gwiazdy, które już powstawały z materii wzbogaconej o ciężkie metale wyrzucone w przestrzeń kosmiczną w eksplozjach supernowych.
Jak wyglądały pierwsze gwiazdy we wszechświecie?
Chcąc zajrzeć najdalej w przeszłość wszechświata, astronomowie zazwyczaj zaglądają na granice obserwowalnego wszechświata, gdzie widzą galaktyki takimi, jakie były 10, 11, 12 czy 13 miliardów lat temu. To niezwykle odległe obiekty, ale dzięki temu docierające do nas obecnie światło, zostało przez nie wyemitowane na początkowych etapach istnienia wszechświata.
Istnieje dość spora rzesza naukowców badających ewolucję tzw. ultrasłabych galaktyk karłowatych. To cała grupa prymitywnych galaktyk karłowatych, które istniały na początku wszechświata. Ze względu na odległość oczywiście nie można badać pojedynczych gwiazd należących do tych galaktyk, ale z uśrednionego blasku całej galaktyki także można wywieść pewne informacje o tworzących je gwiazdach.
Sytuacja jednak zmieniła się, gdy grupa studentów pracujących pod kierownictwem astrofizyczki Anny Frebel, która zawodowo zajmuje się poszukiwaniem pierwszych gwiazd, w ramach ćwiczeń z przedmiotu „Obserwacyjna Archeologia Gwiezdna” uczyła się od analizować skład chemicznych starych gwiazd na katalogu obiektów, które jeszcze nie doczekały się szczegółowej analizy.
Studenci tak dobrze przyłożyli się do poszukiwań, że ostatecznie znaleźli trzy gwiazdy, które były obserwowane w 2013 roku za pomocą jednego z teleskopów w Obserwatorium Las Campanas. Wszystkie trzy okazały się mieć ekstremalnie niską zawartość metali (w astronomii: pierwiastków cięższych od wodoru i helu) takich jak stront, bar, czy żelazo. Jedna z tych gwiazd miała de facto 10 000 razy mniej żelaza (w stosunku do ilości helu) niż Słońce.
Czytaj także: Kiedy zapłonęły pierwsze gwiazdy we Wszechświecie? Nowe obliczenia astrofizyków
Powyższe dane potwierdziły, że gwiazdy te mają między 12 a 13 miliardów lat. Co ciekawe jednak, ich skład chemiczny przypominał wspomniane wcześniej ultrasłabe galaktyki karłowate (UFDG, ang. ultrafaint dwarf galaxies) obserwowane na obrzeżach obserwowalnego wszechświata.
Można zatem powiedzieć, że badając gwiazdy znajdujące się zaledwie 30 000 lat świetlnych od nas astronomowie zyskali możliwość szczegółowego badania gwiazd tworzących kiedyś UFDG.
Pozostało jedynie pytanie o to, skąd te gwiazdy wzięły się w naszej galaktyce?
Naukowcy postanowili przyjrzeć się uważnie trajektoriom, po których poruszają się badane gwiazdy. Okazało się, że wszystkie trzy gwiazdy poruszają się wokół centrum galaktyki w przeciwnym kierunku niż wszystkie inne gwiazdy. To z kolei oznacza, że nie powstały one w naszej galaktyce, a najprawdopodobniej należały do małych galaktyk karłowatych, które na swojej drodze spotkały Drogę Mleczną i zostały przez nią wchłonięte. Te trzy gwiazdy są pozostałościami po tych galaktykach karłowatych, które zapewne pod wieloma względami przypominały obserwowane obecnie na końcu wszechświata UFDG.
Ten niepozorny kurs z archeologii gwiezdnej i grupa trzech zaangażowanych studentek sprawiła, że teraz naukowcy poszukujący najstarszych gwiazd we wszechświecie zaczną poszukiwać ich w naszej galaktyce. Okazuje się bowiem, że nie trzeba patrzeć daleko, aby zobaczyć to, co istniało na początku wszechświata.