En människa består, kemiskt sett, mest av syre, kol, väte, kväve, kalcium och fosfor. Jämfört med detta hade det nybilade universum ett enkelt recept: väte, helium och en skvätt litium. Varifrån har då de tyngre grundämnen kommit som bland annat bygger upp oss människor? Jo, från stjärnorna! Genom den fusion som äger rum i stjärnornas heta inre och är deras energikälla slås lättare grundämnen (t.ex. väte) samman till tyngre grundämnen (t.ex. helium) och energi utvinns. En stabil stjärna klarar under loppet av sitt liv vanligen att alstra järn och lättare grundämnen. Tyngre grundämnen kan bildas i de energirika explosioner (supernovor) som betyder slutet för riktigt massiva stjärnor. Dessa explosioner sprider tunga grundämnen ut i rymden och innebär att varje ny generation av stjärnor innehåller högre halter av tunga grundämnen än sina föregångare. Vår egen sol, vars ålder bara är ungefär en tredjedel av universums, innehåller alltså ganska rikligt med tunga ämnen.

Astronomer använder ofta järn som markör när man vill studera förekomsten av tunga grundämnen, och en fråga har man länge ställt sig när det gäller universums kemiska historia: Vad var utkomsten av järn från de allra första supernovorna i universum? För att ta reda på det gäller det att hitta en så kemiskt ren stjärna som möjligt, alltså en stjärna som sannolikt bildats av slaggen efter en sådan tidig supernova.

SMSS03_DSS2red_5x10
Stjärnan i mitten på denna bild, SMSS J031300.36-670839.3, är den järnfattigaste stjärna som astronomerna hittills hittat. Synfältet är 5 x 10 bågminuter stort, alltså en bråkdel av fullmånens storlek på himlen. (Bild: ESO Online Digitized Sky Survey)

I letandet efter de renaste stjärnorna deltar Stefan Keller i Australien, som tillsammans med 13 medarbetare publicerat en artikel i Nature om stjärnan SMSS J031300.36-670839.3. Stjärnans krångliga namn går att genomskåda som en angivelse av dess position på himlen, och vi hittar den i stjärnbilden Lilla vattenormen långt ner på södra stjärnhimlen. Låt oss nu, för enkelhets skull, kalla stjärnan för SMSS03. Den ligger några tusen ljusår ifrån oss, i vår egen galax, Vintergatan.

Keller och hans kollegor uppmärksammade stjärnan som renhetskandidat i oktober 2012 med teleskopet SkyMapper och tog i januari 2013 ett högupplöst spektrum av den med ett av Magellan-teleskopen i Chile. I detta spektrum (stjärnans kemiska fingeravtryck) kunde man inte se några spår av järn alls, och knappast av några andra ämnen tyngre än väte eller helium. Betyder det att SMSS03 helt saknar järn? Nej, det man lyckats med i detta fall är att bestämma en övre gräns för järnförekomsten. Spektrum tyder på att SMSS03 innehåller ca 13 000 000 gånger mindre järn än vår sol, men det kan också vara ännu lägre halter. Bland de stjärnor man sedan tidigare känner som järnfattiga finns en viss HE 0107-5240 (i den sydliga stjärnbilden Fenix) som innehåller åtminstone 60 gånger mer järn än SMSS03. De enda ämnen som man funnit i SMSS03 (förutom väte och helium) är litium, kol, magnesium och kalcium.

Det förvånar astronomerna att det finns så lite järn i dessa tidiga stjärnor. Det förväntades att de allra första stjärnorna i kosmos skulle ha varit mycket massiva och gett upphov till häftiga supernovaexplosioner som berikat omgivningen med rikligt med tunga grundämnen. Jämförelser av spektrum från SMSS03 med teoretiska modeller har lett Keller och hans kollegor till slutsatsen att stjärnan berikats med material från en enda supernova, efter en första generationens stjärna med den ursprungliga massan 60 solmassor. Det är en tämligen tung stjärna, men den måste ha lett till en ganska klen supernovasmäll. Det svarta hål som bildades då denna tidiga stjärna dog slukade helt enkelt det järn som bildats långt inne i stjärnan, medan det mer ytligt belägna kolet och magnesiumet kunde slungas ut i rymden och bidra till att bilda bl.a. SMSS03.

Astronomerna kommer att fortsätta att samla fingeravtryck i form av spektra och jaga ännu renare stjärnor än SMSS J031300.36-670839.3 för att förstå universums kemiska historia bättre.

  • jörgen Lorentzon

    Detta borde väl betyda att inga planeter typ jorden finns runt denna stjärna utan bara typ Jupiter-typer. Stjärnan är väl också ganska gammal och då antagligen mindre än vår sol.

  • Anders Åberg

    Detta är kanske lite ot. men jag är gammal metallarbetare utan egentliga kunskaper om astronomi och en sak av många jag inte begriper om sådant här är det här med universums accelererande expansion.
    Man säger att dom mest avlägsna supernovorna rör sig snabbast.
    Det betyder att dom supernovor som vi ser längst bak i tiden rör sig snabbare än dom vi ser närmare nutid och i mitt stackars huvud blir den logiska (för mig) slutsatsen att universums acceleration minskar, eller snarare att universum saktar in sin expansion.
    Kan någon kunnig person reda ut detta för mig?

  • marie håkansson

    jag vill också veta mer av det som anders åberg frågar. för mig så känns det som om vi fortfarande är på en början som ett glas vatten man precis börjat röra i.

  • Anders Åberg

    Marie.
    Tråkigt nog verkar dom som häckar här inte så intresserade av att sprida upplysning som man kunde tro.
    Eller… nej, naturligtvis har jag bara inte fattat, men en förklaring kunde väl någon kosta på sig.
    Annars hade det ju varit en livlina till dom som sliter sitt hår i sökandet efter mörk energi utan att hitta någon.