حل تاریخچه شکل‌گیری خوشه کروی مسیه 5

یک مطالعه جدید از اندازه‌گیری‌های دقیق عناصر شیمیایی برای کشف تاریخچه شکل‌گیری یکی از قدیمی‌ترین خوشه‌های کروی در کهکشان راه شیری استفاده می‌کند.

تصویری از خوشه کروی مسیه 5 یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که خوشه کروی مسیه 5 که با نام NGC 5904 شناخته می‌شود، پیچیده‌تر از آن چیزی است که به نظر می‌رسد.

ESA / هابل / ناسا

درک جدید از اشیاء قدیمی

نظریه‌های اولیه نشان می‌داد که همه ستارگان در یک خوشه کروی در یک زمان از یک ماده تشکیل می‌شوند و در نتیجه یک جمعیت ستاره‌ای منفرد به وجود می‌آید که از نظر شیمیایی یکسان است. با این حال، تحقیقات جدیدتر نشان می‌دهد که برخی از ستاره‌ها در خوشه‌های کروی نشانه‌هایی از تکامل شیمیایی را نشان می‌دهند که نشان می‌دهد آنها از گاز غنی‌شده توسط نسل‌های قبلی ستاره‌ها تشکیل شده‌اند.

برای کسب اطلاعات بیشتر، باید فراوانی شیمیایی صدها ستاره خوشه‌ای را اندازه‌گیری کنیم. انجام این برچسب‌گذاری شیمیایی چالش‌برانگیز است – تشخیص پیشرفت‌های ظریف در فراوانی عناصر نیازمند اندازه‌گیری‌های دقیق است و روش‌های معمول دارای اشکالات جدی هستند.

تصویری از خوشه کروی مسیه 5 مطالعه ستارگان در مراکز پر متراکم خوشه‌های کروی می‌تواند چالش برانگیز باشد.

ناسا / تلسکوپ فضایی هابل / ESA

صدها اندازه‌گیری ستاره‌ای

جائه وو لی (دانشگاه سجونگ، کره جنوبی) با توسعه یک سیستم فتومتریک جدید برای اندازه‌گیری فراوانی شیمیایی در ستارگان نزدیک به هم به این مشکل نزدیک شد. سیستم فیلترهای باند باریک لی برای جذب باندهای جذب مولکولهای CN، CH و NH طراحی شده است که برای تعیین فراوانی کربن و نیتروژن مهم هستند.

لی این سیستم نورسنجی را روی 842 ستاره غول سرخ در مسیه 5، یک خوشه کروی در کهکشان راه شیری اعمال کرد که تخمین زده می‌شود بیش از 12 بیلیون سال سن دارد. مطالعات قبلی این خوشه نشان می‌دهد که این خوشه خانه دو جمعیت ستاره‌ای است که یکی از آنها دارای نیتروژن است.

نموداری که نحوه عملکرد سیستم فتومتریک جدید جائه وو لی را نشان می‌دهد. فیلترهای جدید، که برخی از آنها با خطوط آبی و قرمز در پانل بالایی نشان داده شده‌اند، امکان جداسازی بهتر ویژگی‌های طیفی مهم را فراهم می‌کنند.

لی / مجله اخترفیزیک 2017

استفاده از سیستم فتومتریک جدید نشان داد که مسیه 5 نه دو بلکه از سه جمعیت ستاره‌ای تشکیل شده است. نورسنجی دقیق‌تر نشان داد که جمعیت تقویت‌شده با نیتروژن در واقع دو جمعیت مجزا هستند که هم از نظر سطح کاهش کربن و هم از نظر توزیع در داخل خوشه متفاوت هستند. وجود جمعیت‌های متعدد ستاره‌ای برای تشکیل مسیه 5 چه معنایی دارد؟

سه مرحله شکل‌گیری

این نتیجه نشان می‌دهد که ستارگان در مسیه 5 در چندین مرحله و نه در یک زمان شکل گرفته‌اند. نویسنده پیشنهاد می‌کند که جمعیت طبیعی نیتروژن احتمالاً از ستارگان خوشه‌ای کروی نسل اول تشکیل شده است، در حالی که جمعیت‌های تقویت‌شده با نیتروژن بعداً تشکیل شده‌اند.

نموداری که توزیع چهار جمعیت ستاره‌ای در مسیه 5 را نشان می‌دهد. (CN-w).

Lee / Astrophysical Journal Letters 2021

به طور خاص، لی استدلال می‌کند که جمعیت متمرکز احتمالاً در مناطق متراکم داخلی خوشه پس از انفجار ستارگان با بالاترین جرم اولیه به‌ صورت ابرنواختر تشکیل شده است، در حالی که جمعیت با توزیع یکنواخت‌تر کمی دیرتر از گاز حاوی مقادیر کمتری از مواد ابرنواختری بازیافتی تشکیل شده است. این فرضیه توزیع دو جمعیت و همچنین فراوانی شیمیایی آنها را توضیح می‌دهد.

امیدواریم بتوان از این روش برای جستجوی چندین جمعیت ستاره‌ای در بسیاری از خوشه‌های کروی دیگر استفاده کرد – واضح است که این اجرام آنقدرها هم که به نظر می‌رسد ساده نیستند!

 ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

UNLOCKING THE HISTORY OF GLOBULAR CLUSTER MESSIER 5

BY: AAS NOVA OCTOBER 26, 2021

https://skyandtelescope.org/astronomy-news/unlocking-messier-5-history/