دانشمندان شواهدی از اولین ستارگان در جهان پیدا کرده‌اند

0

اولین ستارگان ممکن است زمانی پدیدار شده باشند که کیهان تنها ۱۰۰ میلیون سال سن داشت، یا  به عبارتی کمتر از ۱ درصد سن کنونی آن. از آن زمان، انبساط سریع فضا، نور آن‌ها را به سمت فراموشی کشانده است و ما را به جستجوی سرنخ‌هایی در مورد وجود آن‌ها واداشته است.

با تجزیه و تحلیل نور پدید آمده از ابر‌های اطراف یک اختروش دوردست، محققان ژاپنی، استرالیایی و ایالات متحده دریافتند که “ترکیب مشخصی از عناصر سنگین” می‌تواند تنها از یک منبع آمده باشد: ابرنواختر عظیم یک ستاره نسل اول.

همه ستارگانی که می‌توانیم مشاهده کنیم، بسته به سنشان به دو دسته جمعیت I یا جمعیت II طبقه‌بندی می‌شوند. ستارگان جمعیت I جوانتر هستند و حاوی عناصر سنگین‌تری هستند، در حالی که ستارگان جمعیت II پیرتر با عناصر سنگین کمتری هستند.

اولین ستارگان – که به عنوان جمعیت III توصیف می‌شوند، از دید بهترین فناوری‌های ما دور مانده‌اند. در حال حاضر، ما فقط می‌توانیم تئوری‌سازی کنیم که آن‌ها ممکن است چه شکلی باشند.

دانشمندان فکر می‌کنند که اولین ستاره‌ها فوق‌العاده داغ، درخشان و پرجرم بوده‌اند، شاید صد‌ها برابر جرم خورشید ما.

بدون سابقه رویداد‌های کیهانی قدرتمند برای تولید عناصر سنگین‌تر از لیتیوم، ستارگان جمعیت III کاملاً از ساده‌ترین گاز‌ها تشکیل می‌شوند. در آن زمان، تنها مواد موجود در کیهان هیدروژن، هلیوم و کمی لیتیوم بودند که در گاز‌های اولیه به جا مانده از انفجار بزرگ یافت شدند. تنها زمانی که اولین ستاره‌ها در  فرو ریختند، می‌توانستند عناصر سنگین‌تر ساخته شدند.

آن ستارگان اولیه احتمالاً با تبدیل به ابرنواختر‌های جفت ناپایدار به پایان زندگی خود رسیدند، نوع نظری ابرنواختر تنها در چنین ستارگان عظیمی امکان‌پذیر است.

برخلاف دیگر ابرنواختر‌ها، این ابرنواخترها هیچ بقایای ستاره‌ای مانند یک ستاره نوترونی یا سیاه‌چاله باقی نمی‌گذارد، در عوض همه چیز را به بیرون در یک ابر در حال انبساط منفجر می‌کند.

این انفجار ممکن است فضای بین ستاره‌ای باستانی را با عناصر سنگینی که برای شکل‌گیری جهان‌های صخره‌ای مانند جهان ما مورد نیاز است، بذرکاری کرده باشد.

برای ستاره‌شناسان روی زمین که اکنون امیدوارند در مورد ستارگان جمعیت III بیاموزند، نور ناشی از آن انفجار‌های بزرگ باستانی در دوردست‌ها محو شده است و چیزی بیش از یک ابر پراکنده حاوی ترکیب پیچیده‌ای از عناصر باقی می‌ماند.

برای یافتن نشانه‌هایی از چنین غلظتی از غبار ستاره‌ای، نویسندگان مطالعه جدید از داده‌های طیف‌نگار فروسرخ نزدیک از یکی از دوردست‌ترین اختروش‌های شناخته‌شده، استفاده کردند.

محققان خاطرنشان می‌کنند که نور این اختروش ۱۳.۱ میلیارد سال قبل از رسیدن به زمین در فضا در حال عبور بوده است، که به این معنی است که ما اختروش را همانطور که در زمانی که کیهان تنها ۷۰۰ میلیون سال سن داشت می‌بینیم.

طیف‌نگار ابزاری است که نور ورودی را، در این مورد از یک جرم آسمانی، به طول موج‌های تشکیل‌دهند.، اگرچه جمع‌آوری آن اطلاعات همیشه آسان نیست.

البته نویسندگان اشاره می‌کنند که روشنایی خطوط در طیف‌های نجومی می‌تواند به عواملی غیر از فراوانی یک عنصر وابسته باشد، که ممکن است تلاش‌ها برای شناسایی عناصر خاص را پیچیده کند.

با این حال، دو تن از نویسندگان این مطالعه – اخترشناسان یوزورو یوشی و هیرواکی سامشیما، هر دو از دانشگاه توکیو – قبلاً ترفندی برای حل این مشکل ایجاد کرده بودند.

روش آن‌ها، که شامل استفاده از شدت طول موج برای تخمین شیوع عناصر است که به تیم تحقیقاتی اجازه داد تا ترکیب ابر‌های اطراف این اختروش را تجزیه و تحلیل کنند.

این تجزیه و تحلیل نشان داد که نسبت کمی از منیزیم به آهن در ابر‌ها وجود دارد که در مقایسه با خورشید ما ۱۰ برابر آهن بیشتری نسبت به منیزیم دارد. به گفته محققان، این یک سرنخ بود نشان‌دهنده انفجار فاجعه‌بار یک ستاره نسل اول است.

یوزورو یوشی، اخترشناس دانشگاه، می‌گوید که خوشحال و تا حدودی شگفت‌زده شده وقتی متوجه شده که یک ابرنواختر ناپایدار جفت ستاره‌ای با جرمی حدود ۳۰۰ برابر خورشید نسبت منیزیم به آهن را فوران کرده بود که برای شناسایی‌اش کافی بود.

یوشی و همکارانش خاطرنشان می‌کنند که حداقل یک اثر بالقوه دیگر از یک ستاره جمعیت III در سال ۲۰۱۴ گزارش شده است، اما آن‌ها استدلال می‌کنند که این یافته جدید اولین موردی است که چنین شواهد قوی‌ای را ارائه می‌دهد.

این تحقیق می‌تواند تا حد زیادی در آشکار کردن چگونگی تکامل ماده در طول تاریخ کیهان کمک کند. اما برای اطمینان، مشاهدات بیشتری برای بررسی ویژگی‌های مشابه در سایر اجرام آسمانی مورد نیاز است.

این یافته‌ها در مجله Astrophysical منتشر شده.

 

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.