Le prime stelle dell’universo, formate principalmente da idrogeno ed elio, sono gli antenati di tutto ciò che è venuto dopo. Anche se non le abbiamo osservate direttamente, i loro discendenti potrebbero essere nascosti all’interno della nostra stessa galassia. Queste stelle primordiali erano massicce e prive di elementi più pesanti. Per avviare la fusione nucleare nel loro nucleo, avevano bisogno di avere circa 300 volte la massa del nostro Sole. A causa delle loro dimensioni, queste stelle attraversarono rapidamente i loro cicli di fusione e ebbero vite brevi. Quando alla fine morirono in esplosioni di supernova, dispersero elementi più pesanti come il carbonio e il ferro nello spazio, che poi divennero i mattoni per le nuove generazioni di stelle.

Ogni successiva generazione di stelle conteneva sempre più di questi elementi pesanti, una proprietà conosciuta come metallicità. Le stelle di prima generazione si formarono esclusivamente a partire da idrogeno ed elio primordiali, mentre le stelle di seconda generazione si formarono dai resti delle prime stelle. Tuttavia, la linea tra le generazioni può essere sfocata poiché stelle di diverse dimensioni e composizioni coesistono. Molte stelle, incluso il nostro Sole, probabilmente contengono una miscela di materiale di molteplici generazioni.

Gli astronomi utilizzano il rapporto ferro/elio [Fe/He] per classificare le stelle in base alla loro metallicità. Le stelle della popolazione I, come il Sole, hanno una alta metallicità e si trovano nel piano galattico. Le stelle della popolazione II, che hanno una metallicità più bassa, si trovano nell’alone che circonda la galassia. Le sfuggenti stelle della popolazione III sono le vere stelle di prima generazione.

Uno studio recente pubblicato su arXiv ha cercato di identificare stelle di seconda generazione nascoste nella nostra galassia. Studiando quasar lontani e simulazioni di stelle della popolazione III, i ricercatori hanno scoperto che la chiave per distinguere estas stelle risiede nelle relazioni tra carbonio e magnesio con il ferro [C/Fe] e [Mg/Fe]. Il carbonio e il magnesio si formano nei processi di fusione stellare, in cui il carbonio è prodotto dal ciclo CNO e il magnesio è il risultato della fusione tra carbonio ed elio.

Le stelle con un alto rapporto [C/Fe] si sono probabilmente formate dai resti di una singola stella di prima generazione, in quanto hanno sperimentato esplosioni di supernova a bassa energia. D’altra parte, le stelle della popolazione II che si sono formate da una miscela di materiale di prima e seconda generazione avrebbero un rapporto [C/Fe] più basso.

Anche se è ancora necessario studiare galassie più distanti per trovare stelle di prima generazione, è eccitante pensare che potremmo presto trovare i loro discendenti più vicino a casa.

Riferimento: Vanni, Irene, et al. “Characterising the true descendants of the first stars.” arXiv preprint arXiv:2309.07958 (2023).