Nejstarší hvězdy ve vesmíru

Německá astronomka Elisabetta Caffau z univerzity v Heidelbergu hledá nejstarší hvězdy. A daří se jí to velmi dobře, protože před dvěma lety objevila v souhvězdí Lva vůbec tu nejstarší. Letos za to dostala dokonce cenu MERAC pro mladé evropské astronomy udělovanou Evropskou astronomickou společností. Pro Český rozhlas poskytla následující rozhovor.

Proč astronomové hledají nejstarší hvězdy?
Tyto hvězdy vznikly z materiálu, který se objevil po velkém třesku. Šlo o úplně první generaci hvězd a skvělé je, že je ještě dnes můžeme pozorovat. V jejich spektru to totiž vidíme. Hmota v těchto hvězdách neprošla před tím žádným vývojem. Pozorujeme tak hvězdy staré téměř jako vesmír sám, nebo přinejmenším hvězdy, které sice vznikly o něco později, ale z toho původního materiálu po jaderné syntéze z velkého třesku.

Jak se nejstarší hvězdy hledají?
Hledáme je mezi velkým množstvím hvězd. Obvykle využíváme velkých přehlídek oblohy. Já si vybírám hvězdy už podle barvy, která napovídá, v jaké fázi vývoje jsou. Pak jdu do další přehlídky oblohy, tentokrát už spektrální, kde vyberu hvězdy, které nemají v atmosféře žádné složitější chemické prvky. Mezi nimi si vytipuju vhodné kandidáty a pak musím pořídit jejich detailní spektrum nějakým velkým dalekohledem, protože potřebuji dosáhnout co nejvyššího rozlišení.

Mléčná dráha prostoupená temnými mezihvězdnými mračny|foto: Miloslav Druckmüller

Jsou tyto hvězdy všechny z naší Galaxie?
Ano, určitě a jedná se o hvězdy velmi blízké. Dnes vidíme hvězdy až do 19. hvězdné velikosti, tedy dohlédneme zhruba do jedné desetiny průměru naší Galaxie. Dál už nám nestačí přístroje.

Jak jste objevila nejstarší hvězdu ve vesmíru?
Jedná se vlastně o normální hvězdu v tom směru, že její chemické složení je podobné hvězdám tohoto druhu, které nemají těžší prvky. Hvězdu jsem hledala záměrně, měla jsem jich vytipovaných několik. Pomocí spektra pořízeného největším dalekohledem světa VLT v Chile se ukázalo, že tato hvězda zářící v souhvězdí Lva, má v atmosféře velmi málo železa. Známe jen dvě jiné hvězdy, které ho mají ještě méně. Ale v úvahu musíme brát zastoupení všech těžších prvků, například uhlíku, kyslíku atd. A v tomto ohledu je tato hvězda určitě vyrobena z nejstaršího materiálu, jaký jsme zatím našli.

Jak vznikaly první hvězdy ve vesmíru? Měly to jednodušší než dnešní hvězdy?
Měly to obtížnější. Když stlačuji plyn, musím ho zároveň chladit, protože jeho teplota neustále roste a to chlazení zajišťují těžší prvky, které ale u prvních hvězd ve vesmíru ještě nebyly. Pokusím se to vysvětlit. Hvězdy vznikají z obřích plynných vodíkových oblaků. Po nějakém vnějším impulzu, třeba po výbuchu supernovy, se začne mračno smršťovat, tady hrají hlavní roli tlak záření okolních hvězd a gravitace mračna. Uprostřed mračna začne velmi růst teplota a to až deseti miliónkrát. A to je problém. Všichni víme ze školy, že horký plyn se rozpíná. Aby vznikla hvězda, musí nad rozpínáním vyhrát gravitace a to jde jedině tak, že se musí najít taková látka v mračnu, která ho dokáže ochlazovat. K tomu dobře slouží vodní pára, oxid uhelnatý, molekulární kyslík nebo uhlík. Tyto látky ale v zárodečné mlhovině u prvních hvězd prakticky nebyly. Proto to tehdejší hvězdy měly složitější. Pro hvězdy jako naše Slunce, je dnes velmi jednoduché se zformovat, mají na to vhodné chemické složení.

Oblast vzniku nových hvězd v souhvězdí Střelce|foto: ESO

Je vůbec možné, aby hvězdy z původního materiálu vznikaly i v současnosti?
To je něco, o čem nemáme ani tušení a nikdo o tom nic neví. V principu by to bylo možné, pokud by někde zůstal nedotčený materiál z dob velkého třesku. Musel by ale existovat miliardy roků téměř netknutý, což je málo pravděpodobné. Jestli tedy i dnes vznikají takové hvězdy, to skutečně nevíme, vyloučit se to ale nedá.