Astronomen bevestigen PicII-503: Een zeldzaam kosmisch fossiel dat de dood van de eerste sterren onthult

Astronomen hebben de ontdekking en het diepgaande onderzoek van een uitzonderlijk zeldzame ster van de tweede generatie, genaamd PicII-503, officieel bevestigd. Dit hemellichaam, dat kan worden beschouwd als een cruciaal "kosmisch fossiel", biedt wetenschappers essentiële gegevens over de processen achter de dood van de allereerste sterren in het universum, beter bekend als de sterren van Populatie III. Het onderzoek richtte zich op een gedetailleerde spectroscopische karakterisering van de ster, die zich bevindt in het ultra-zwakke dwergstelsel Pictor II, op een afstand van circa 149.000 tot 150.000 lichtjaar van de aarde in het sterrenbeeld Schilder (Pictor).

De identificatie van PicII-503 werd mogelijk gemaakt door een grondige analyse van gegevens uit het MAGIC-project (Mapping the Ancient Galaxy in CaHK). Dit grootschalige project voor het in kaart brengen van antieke sterrenstelsels maakte gebruik van de geavanceerde Dark Energy Camera (DECam). Deze camera is geïnstalleerd op de 4-meter Victor M. Blanco-telescoop van het Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO) in Chili, dat deel uitmaakt van het NSF NOIRLab-programma. De DECam beschikt over een indrukwekkende 570 megapixels, waardoor beelden van een veld van 3 vierkante graden met een extreem hoge resolutie kunnen worden vastgelegd.

PicII-503 is het eerste bevestigde voorbeeld van een ster van de tweede generatie die is ontdekt in een zwak dwergstelsel en draagt een chemische verrijking die direct gelinkt is aan de eerste sterren. Sterren van de tweede generatie werden gevormd uit het materiaal dat vrijkwam bij de explosies van Populatie III-sterren, die vrijwel uitsluitend uit waterstof en helium bestonden. De ster vertoont een uitzonderlijk laag gehalte aan metalen, gedefinieerd als elementen zwaarder dan helium. Wetenschappers schatten het ijzergehalte op ongeveer 1/40.000 van dat van onze zon, wat het de ijzerarmste ster maakt die ooit buiten de Melkweg is waargenomen. Bovendien bedraagt het calciumgehalte slechts 1/160.000 van de zonwaarde, wat in schril contrast staat met de zeer hoge concentratie koolstof. De verhouding tussen koolstof en ijzer in PicII-503 is meer dan 1.500 keer hoger dan die in de zon.

Het onderzoek werd geleid door Dr. Anirudh Chiti, een Brinson Fellow aan de Stanford University die gespecialiseerd is in galactische archeologie. Samen met zijn collega's combineerde Chiti de MAGIC-data met aanvullende observaties van de Very Large Telescope (VLT) en de Magellan-telescoop om de lage concentraties ijzer en calcium in PicII-503 nauwkeurig te bepalen. De ontdekking van dit relikwie in een ultra-zwak dwergstelsel bevestigt de hypothese dat dergelijke kleine kosmische structuren kunnen dienen als fundamentele bewaarplaatsen voor de alleroudste stellaire overblijfselen.

De verkregen resultaten ondersteunen de theorie dat de eerste sterren mogelijk zijn geëxplodeerd als supernova's met een relatief lage energie. In een dergelijk scenario zouden zwaardere elementen, zoals ijzer, zijn teruggevallen in het instortende object, terwijl lichtere elementen zoals koolstof over de ruimte werden verspreid. Dit verklaart de specifieke chemische signatuur van de volgende generatie (Populatie II), die rijk is aan koolstof maar arm aan ijzer. Deze signatuur komt overeen met die van koolstofrijke, metaalarme (CEMP) sterren in de halo van de Melkweg. De vondst van PicII-503 in zijn oorspronkelijke sterrenstelsel stelt astronomen in staat om theorieën over de oorsprong van CEMP-sterren direct te testen. De gedetailleerde publicatie van deze ontdekking verscheen op 16 maart 2026 in het tijdschrift Nature Astronomy. Het bestuderen van PicII-503 als een tijdcapsule is cruciaal voor het in kaart brengen van de chemische evolutie van het vroege universum.