Čudna zvezda na Mlečnom putu nosi potpis jedinstvene eksplozije džinovske zvezde koja je nekada postojala pre više milijardi godina u eri kosmičke zore.
Hemijski sastav postojeće zvezde poznate kao J0931+0038 je toliko čudan da se može sastojati samo od ostataka ogromne zvezde, jedne najmanje 50 puta veće mase od Sunca, koja je stvorila elemente pre nego što je postala supernova.
A ovo je još čudnije. Ova masivna zvezda bi, prema teoriji, trebalo da se sruši direktno u crnu rupu kada je umrla – ne propuštajte supernovu, nemojte sakupljati čudne elemente u obilju.
„Nikada nismo videli ništa slično“, kaže astronom Aleks Dži sa Univerziteta u Čikagu i Sloan Digital Sky Survey (SDSS), koji je vodio istraživanje.
„Šta god da se desilo tada, mora da je bilo neverovatno. Prozvali smo [progenitoru supernove] ‘Barbenhajmerova zvezda’ zbog njene spektakularne nukleosinteze.
Proizvodnja većine elemenata u Univerzumu je oblast zvezda. Posle Velikog praska pre 13,8 milijardi godina, kada se sve ohladilo dovoljno da se formiraju atomi, prostor je bio ispunjen supom od uglavnom vodonika i malo helijuma. Ovo je materijal iz koga su rođene prve zvezde.
Ali zvezde su u osnovi fabrike elemenata, sa nekoliko različitih metoda stvaranja novih materijala u procesu poznatom kao nukleosinteza. Pokreću ih proces fuzije koji se odvija u njihovim jezgrima, razbijajući atome zajedno da bi formirali teže elemente.
Međutim, ovo se zaustavlja na gvožđu; spajanje gvožđa u nešto teže koristi više energije nego što stvara, tako da je igra gotova za zvezdu.
Kako zvezda eksplodira, stvaraju se teži elementi u izuzetno energičnom okruženju supernove. Pored proizvoda fuzije, ovi elementi se izbacuju u svemir, gde se ugrađuju u naredne generacije zvezda.
Hemijska izobilja u zvezdama mogu nam reći mnogo o njihovoj sopstvenoj istoriji. Zvezde rođene u novije vreme, na primer, imaju veće količine elemenata težih od helijuma, što je zgodan alat za utvrđivanje starosti zvezde. A različiti elementi nam mogu reći o zvezdama koje su došle ranije – onima u kojima su teži elementi prvobitno bili iskovani.
J0931+0038 je zvezda crvene džinove male mase, koja visi u otprilike sferičnom delu svemira koji obuhvata disk Mlečnog puta poznat kao galaktički oreol. Mnogo veoma starih, čudnih zvezda može se naći u galaktičkom oreolu, tako da astronomi tamo često traže tragove o ranom Univerzumu.
J0931+0038 je prvi put snimio SDSS 1999. godine, ali ne u boji. Tek 2019. godine praćenje je uhvatilo pun spektar svetlosti zvezde – ključ za identifikaciju njenog hemijskog sastava, pošto različiti elementi apsorbuju i ponovo emituju svetlost na određenim talasnim dužinama.
Spektar J0931+0038 otkrio je hemijski sastav za razliku od bilo čega što je ikada ranije viđeno. Bilo je zapanjujuće malo elemenata sa neparnim brojevima u periodičnoj tabeli, kao što su natrijum i aluminijum, ali bogato elementima bliskim gvožđu, poput nikla i cinka. A tada je obilje elemenata težih od gvožđa, kao što su stroncijum i paladijum, bilo mnogo veće nego što je trebalo.
„Ponekad vidimo jednu po jednu od ovih karakteristika, ali nikada ranije nismo sve videli u istoj zvezdi“, kaže astronom Dženifer Džonson sa Univerziteta Ohajo.
Tim je otkrio da je većina metala pronađenih u J0931+0038 morala biti iz jednog jedinog nukleosintetskog izvora koji je izuzetno siromašan metalom: zvezda 50 do 80 puta veća od mase Sunca koja je eksplodirala, izbacila je u svemir, i ostavio za sobom oblak materijala iz kojeg je nastao J0931+0038.
Činjenica da se očekuje da će tako masivna zvezda gravitaciono kolabirati unutra, a ne eksplodirati napolje, samo je deo problema.
„Neverovatno, nijedan postojeći model formiranja elemenata ne može da objasni ono što vidimo“, kaže astronom Sanjana Curtis sa Kalifornijskog univerziteta u Berkliju, koja je zajedno vodila istraživanje. „Ne radi se samo o tome, ‘o, možete nešto podesiti tu i tamo i to će ispasti – ceo obrazac elemenata skoro da deluje kontradiktorno.“
To je zagonetka na koju još uvek nema odgovora. Samo pronalaženje još takvih čudaka i modeliranje njihovog formiranja otkriće kako je ‘Barbenhajmerova’ zvezda živela, umrla i ostavila svoje otiske prstiju da bismo mogli da zagonetamo mnogo eona kasnije.
