Reliquie cosmiche: un'antica nube di gas potrebbe essere ciò che resta delle prime stelle dell'Universo

Un'antica nube di gas nello spazio profondo potrebbe essere ciò che resta delle prime stelle dell'Universo.
La scoperta arriva da un gruppo di scienziati australiani e statunitensi che, grazie al Very Large Telescope in Cile, sono riusciti a decifrare la composizione dell'oggetto formatosi 1,8 miliardi di anni dopo il Big Bang.

La nube di gas ha una piccolissima percentuale di elementi pesanti, come carbonio, ossigeno e ferro, meno di un milionesimo della frazione osservata nel Sole, che potrebbero essere le briciole della prima generazione di stelle nate ed esplose nell'Universo primordiale.

"Gli elementi pesanti non sono stati prodotti durante il Big Bang ma sono stati formati successivamente dalle stelle", ha spiegato il Dr Neil Crighton del Swinburne University of Technology's Centre for Astrophysics and Supercomputing, autore principale dello studio pubblicato sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters.
"Le prime stelle erano fatte di gas completamente incontaminato e gli astronomi pensano che si siano formate in modo diverso dalle stelle di oggi".

Tutte le stelle osservate, alcune più alcune meno, possiedono una certa percentuale di metalli, ma durante il Big Bang furono prodotti solo idrogeno, elio e qualche traccia di litio e berillio. Per cui, la presenza di metalli nelle stelle di oggi (dove in astronomia, il termine metallo è usato per indicare qualsiasi elemento con peso atomico maggiore dell'elio, per cui anche l'ossigeno) è un bel dilemma da spiegare.
Gli astronomi ritengono che la prima generazione di stelle, note come Popolazione III, fosse completamente priva di metalli ma che ne produsse nella fase finale del ciclo vitale e li diffuse esplodendo in supernove. Quelle nuvole di materia crearono la chimica per le prime stelle, che può essere letta oggi come un'impronta digitale.

"Le nubi di gas osservate precedentemente mostrano un livello di arricchimento di elementi pesanti più elevato, quindi erano probabilmente inquinate da generazioni più recenti di stelle", ha detto il Dr Crighton.

"Questa è la prima nuvola che mostra una piccola frazione di elementi pesanti, così come ci si aspetta in una nuvola arricchita solo dalle prime stelle", ha aggiunto il co-autore dello studio, il professor Michael Murphy.

Tuttavia, il professor John O'Meara, altro co-autore del documento, ha spiegato che i rapporti misurati non sono completi e di conseguenza non possono essere considerati una prova definitiva: il modello potrà essere confermato solo trovando altre nuvole simili da studiare.

Possible Population III Remnants at Redshift 3.5 [abstract]
The first stars, known as Population III (PopIII), produced the first heavy elements, thereby enriching their surrounding pristine gas. Previous detections of metals in intergalactic gas clouds, however, find a heavy element enrichment larger than 1/1000 times that of the solar environment, higher than expected for PopIII remnants. In this letter we report the discovery of a Lyman limit system (LLS) at z=3.53 with the lowest metallicity seen in gas with discernable metals, 10−3.41±0.26 times the solar value, at a level expected for PopIII remnants. We make the first relative abundance measurement in such low metallicity gas: the carbon-to-silicon ratio is 10−0.26±0.17 times the solar value. This is consistent with models of gas enrichment by a PopIII star formation event early in the Universe, but also consistent with later, Population II enrichment. The metals in all three components comprising the LLS, which has a velocity width of 400 km s−1, are offset in velocity by ∼+6 km s−1 from the bulk of the hydrogen, suggesting the LLS was enriched by a single event. Relative abundance measurements in this near-pristine regime open a new avenue for testing models of early gas enrichment and metal mixing.