Scoperta una delle stelle più antiche [ita-eng]

Posted on marzo 4, 2010

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 Gli astronomi hanno scoperto un relitto del dell’universo primordiale, una stella che potrebbe essere stata della seconda generazione di stelle formatesi dopo il Big Bang. Si trova nella galassia nana dello Scultore a circa 290.000 anni luce di distanza. La sua presenza da forza alla teoria che la nostra galassia si sia formata,  inglobando a sè galassie nane.

“Questa stella è antica probabilmente quasi quanto l’universo stesso,” ha detto Anna Frebel astronomo dell’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, autore principale del documento pubblicato su Nature.  Le Galassie nane sono galassie di piccole dimensioni con pochi miliardi di stelle, rispetto alle centinaia di miliardi della Via Lattea. Le galassie, raggiungono le loro dimensioi nel corso di miliardi di anni, assorbendo i loro vicini più piccoli.

“Se si potesse vedere un film velocizzato della nostra galassia, si dovrebbe vedere uno sciame di galassie nane che ronzano intorno come api attorno a un alveare”, ha spiegato Frebel. “Nel corso del tempo, quelle galassie sono state inglobate e distrutte, mescolando le loro stelle per dare vita alla Via Lattea”.

 
Se le galassie nane sono infatti gli elementi costitutivi delle galassie più grandi, le loro stelle si dovrebbero ancora poter trovare e apparirebbero come stelle antichissime e povere di metalli. Per gli astronomi, i “metalli”, sono gli elementi chimici più pesanti dell’idrogeno o dell’elio. Poichè sono prodotti dell’evoluzione stellare, i metalli erano rari nell’Universo primordiale e le vecchie stelle tendono ad essere povere di essi. Le vecchie stelle della Via Lattea dovrebbero essere estremamente povere di metalli, circa 100.000 volte più povere del nostro Sole ad esempio, che è una stella ancora giovane e ricca di metalli. Le indagini condotte negli ultimi dieci anni non sono riuscite a scovare stelle povere nelle galassie nane.

“La Via Lattea sembra possedere stelle molto più primitive di quelle delle delle galassie nane,” dice il co-autore Josh Simon degli Osservatori della Carnegie Institution. “Se le galassie nane furono i componenti originali della Via Lattea, allora è difficile capire perché non avrebbero esistere più stelle simili”.
Il team sospetta che i metodi utilizzati per trovare metalli poveri nelle stelle delle galassie nane siano stati distorti mancandone la rilevazione. Evan Kirby, ha sviluppato un metodo per stimare le abbondanze di metallo di un gran numero di stelle, rendendo possibile in modo efficiente la ricerca  di stelle povere di metalli nelle galassie nane.

“Questa ricerca  è stata più difficile che trovare un ago in un pagliaio. Avevamo bisogno di trovare un ago in un mucchio di aghi”, ha detto Kirby. “Abbiamo osservato centinaia di candidati per trovare il nostro obiettivo”.  Tra le stelle della galassia nana dello Scultore, S1020549 di magnitudo 18, osservata  con il Magellan Carnegie-telescopio Clay a Las Campanas, Cile, è risultata essere 6.000 volte meno ricca di metalli rispetto al Sole, un valore ben cinque volte inferiore rispetto a qualsiasi altra stella trovato finora in una galassia nana .

I ricercatori hanno misurato la presenza di metalli in S1020549  come il magnesio, calcio, titanio, e ferro. Lo schema generale ricorda quello delle vecchia stelle della Via Lattea e si suppone che sia giunta da una galassia nana.
I ricercatori sperano di scoprire ulteriosi stelle povere di metalli nelle galassie nane, anche se la distanza e la loro debolezza rappresentano una sfida per gli attuali telescopi ottici. La prossima generazione di telescopi ottici estremamente grandi, come il 24,5m Giant Magellan Telescope, dotato di spettrografo ad alta risoluzione, aprirà una nuova finestra per studiare la crescita delle galassie attraverso la chimica delle loro stelle.

Nel frattempo, dice Simon, l’abbondanza estremamente basso di metalli in S1020549 segna un significativo passo verso la comprensione di come la nostra galassia si è formata. “L’idea originale la Via Lattea si sia  formata dalla fusione di numerose galassie nane, in effetti, sembra essere corretta.” 

 
Adattamento del testo a cura di Arthur Mcpaul
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English
First of Missing Primitive Stars Found

ScienceDaily (Mar. 4, 2010) 
Astronomers have discovered a relic from the early universe — a star that may have been among the second generation of stars to form after the Big Bang. Located in the dwarf galaxy Sculptor some 290,000 light-years away, the star has a remarkably similar chemical make-up to the Milky Way’s oldest stars. Its presence supports the theory that our galaxy underwent a “cannibal” phase, growing to its current size by swallowing dwarf galaxies and other galactic building blocks.
“This star likely is almost as old as the universe itself,” said astronomer Anna Frebel of the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, lead author of the Nature paper reporting the finding.
Dwarf galaxies are small galaxies with just a few billion stars, compared to hundreds of billions in the Milky Way. In the “bottom-up model” of galaxy formation, large galaxies attained their size over billions of years by absorbing their smaller neighbors.
“If you watched a time-lapse movie of our galaxy, you would see a swarm of dwarf galaxies buzzing around it like bees around a beehive,” explained Frebel. “Over time, those galaxies smashed together and mingled their stars to make one large galaxy — the Milky Way.”
If dwarf galaxies are indeed the building blocks of larger galaxies, then the same kinds of stars should be found in both kinds of galaxies, especially in the case of old, “metal-poor” stars. To astronomers, “metals” are chemical elements heavier than hydrogen or helium. Because they are products of stellar evolution, metals were rare in the early Universe, and so old stars tend to be metal-poor.
Old stars in the Milky Way’s halo can be extremely metal-poor, with metal abundances 100,000 times poorer than in the Sun, which is a typical younger, metal-rich star. Surveys over the past decade have failed to turn up any such extremely metal-poor stars in dwarf galaxies, however.
“The Milky Way seemed to have stars that were much more primitive than any of the stars in any of the dwarf galaxies,” says co-author Josh Simon of the Observatories of the Carnegie Institution. “If dwarf galaxies were the original components of the Milky Way, then it’s hard to understand why they wouldn’t have similar stars.”
The team suspected that the methods used to find metal-poor stars in dwarf galaxies were biased in a way that caused the surveys to miss the most metal-poor stars. Team member Evan Kirby, a Caltech astronomer, developed a method to estimate the metal abundances of large numbers of stars at a time, making it possible to efficiently search for the most metal-poor stars in dwarf galaxies.
“This was harder than finding a needle in a haystack. We needed to find a needle in a stack of needles,” said Kirby. “We sorted through hundreds of candidates to find our target.”
Among stars he found in the Sculptor dwarf galaxy was one faint, 18th-magnitude speck designated S1020549. Spectroscopic measurements of the star’s light with Carnegie’s Magellan-Clay telescope in Las Campanas, Chile, determined it to have a metal abundance 6,000 times lower than that of the Sun; this is five times lower than any other star found so far in a dwarf galaxy.
The researchers measured S1020549’s total metal abundance from elements such as magnesium, calcium, titanium, and iron. The overall abundance pattern resembles those of old Milky Way stars, lending the first observational support to the idea that these galactic stars originally formed in dwarf galaxies.
The researchers expect that further searches will discover additional metal-poor stars in dwarf galaxies, although the distance and faintness of the stars pose a challenge for current optical telescopes. The next generation of extremely large optical telescopes, such as the proposed 24.5-meter Giant Magellan Telescope, equipped with high-resolution spectrographs, will open up a new window for studying the growth of galaxies through the chemistries of their stars.
In the meantime, says Simon, the extremely low metal abundance in S1020549 study marks a significant step towards understanding how our galaxy was assembled. “The original idea that the halo of the Milky Way was formed by destroying a lot of dwarf galaxies does indeed appear to be correct.”

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