مجموعه کهکشان کیهانی و تکامل فلزات

شماتیک تکامل جهان. ستاره‌شناسان فراوانی عنصری کهکشان‌ها را که از حدود 1.7 تا 4.5 بیلیون سال پس از انفجار بزرگ اندازه‌گیری کرده‌اند و دریافتند که به طور کلی فرایندهای تولید عناصر از همان روابط مقیاس‌بندی پیروی می‌کند که در جهان محلی مشاهده می‌شود. اعتبار: Argelander-Institut für Astronomie

ستاره‌شناسان از همه عناصر سنگینتر از هلیوم به عنوان “فلزات” یاد می‌کنند، حتی عناصری که معمولاً به شکل گازی یافت می‌شوند. در انفجار بزرگ فقط هیدروژن و هلیوم (و کمی لیتیوم) ایجاد شد در حالی که “فلزات” همه پس از آن در فرایندهای ستاره‌ای ساخته شدند. فراوانی فلزات در محیط بین ستاره‌ای (ISM) کهکشان‌ها – فلز بودن کهکشان‌ها – بنابراین فرایندهای جمعی حاکم بر تکامل کهکشان‌ها را اداره می‌کند. مشخص شده است که فلز بودن فاز گازی ISM (به استثنای ذرات معلق) با تاریخچه شکل‌گیری ستارگان یک کهکشان ارتباط تنگاتنگی دارد و با استفاده از مشاهدات طیف‌سنجی نوری خطوط اتمی، به ویژه خطوط روشن از اکسیژن یونیزه و نئون، تعیین می‌شود. یکی دیگر از فرآیندهای محوری در تنظیم فلزات، جریان گاز است که از کهکشان بیرون می‌رود، توسط ابرنواخترها یا سایر فرایندها رانده می‌شود و از محیط بین کهکشانی به کهکشان می‌رود.

چگونگی تکامل فلزات کهکشانها در طول زمان کیهانی به یکی از جالب‌ترین پرسشها در کیهان‌شناسی تبدیل شده است زیرا نشان می‌دهد که چگونه ستاره‌ها بر ترکیب عنصری جهان در حدود سیزده بیلیون سال از زمان ظهورشان، سالها پس از انفجار بزرگ تقریباً صد یا بیشتر، تأثیر گذاشته‌اند.

مژگان آزادی، ستاره‌شناس CfA، عضو تیمی است که نظرسنجی MOSDEF، یک برنامه چهار ساله با استفاده از طیف‌سنج چند شیء برای اکتشاف مادون قرمز (MOSFIRE) در تلسکوپ Keck I برای به دست آوردن طیفهای نوری حدود 450 کهکشان در دوره‌های 1.7 تا 4.5 بیلیون را انجام می‌دهد. سالها پس از انفجار بزرگ ستاره‌شناسان فلزپذیری هر کهکشان را در نمونه اندازه‌گیری کردند و به این نتیجه رسیدند که بسیاری از روابط مربوط به فلزات در جهان محلی نیز در این زمانهای اولیه اعمال می‌شود. به عنوان مثال، رابطه بین فلز بودن یک کهکشان و جرم ستاره‌ای آن تقریباً یکسان است و رابطه بین فلز بودن و سرعت تشکیل ستاره نیز یکسان است.

این نتایج مهم جدید نشان می‌دهد که فرآیندهای حاکم بر رشد عناصر فراوان در کهکشانها، چه از طریق جریان گاز و چه از طریق تشکیل ستارگان، حداقل در دوازده بیلیون سال گذشته تقریباً به یک شکل بوده است.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Cosmic galaxy assembly and the evolution of metals

by Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

https://phys.org/news/2021-08-cosmic-galaxy-evolution-metals.html