همدمهای نزدیک ستاره‌ها به آنها کمک می‌کنند تا کربن بیشتری تولید کنند!!

بر اساس یک مطالعه جدید، ستارگان پرجرم وقتی یک همدم دوتایی نزدیک داشته باشند، می‌توانند دو برابر کربن تولید کنند. این نتیجه یک گام کوچک اما مهم در درک منشاء کیهانی عناصر است.

همدم ستاره‌ای لایه‌های بیرونی را از ستاره پرجرم جدا می‌کند، فرآیندی که ستاره را قادر می‌سازد تا کربن بیشتری را که ذوب شده به فضا پرتاب کند.

یلوا گوتبرگ

کارل سیگان در سال 1973 نوشت: «تمام مواد سنگی و فلزی که روی آن ایستاده‌ایم، آهن موجود در خون، کلسیم در دندان‌ها، کربن موجود در ژن‌های ما بیلیونها سال پیش در فضای داخلی یک ستاره غول سرخ تولید شده‌اند.» “ما از مواد ستاره‌ای ساخته شده‌ایم.”

در حقیقت، دانشمندان هنوز در تلاش برای ردیابی منشأ بسیاری از عناصر، از جمله کربن، عنصر سازنده حیات بر روی زمین هستند. ما می‌دانیم که ستارگان بدون شک در طول زندگی خود کربن تولید و از خود خارج می‌کنند. اما مشخص نیست که هر کدام چقدر کربن تولید می‌کنند.

اکنون دانشمندان کانون توجه خود را روی دسته خاصی از ستارگان معطوف کرده‌اند: ستاره‌های دوتایی. مطالعه جدیدی نشان می‌دهد که ستارگان پرجرم با همدمهای خود می‌توانند حدود دو برابر بیشتر از ستارگان تکی کربن تولید کنند و به‌ویژه آنها را به کارخانه‌های کربن پربار تبدیل کند.

ستارگان پرجرم المان‌های سنگین بسیاری را می‌سازند. در داخل ستارگان داغ، عناصر سبک به عناصر سنگین‌تر تبدیل می‌شوند و کربن، اکسیژن و آهن تولید می‌کنند. جریان‌های سریع ذراتی که از ستاره‌ها خارج می‌شوند، به نام بادهای ستاره ای، بخشی از این عناصر را با خود می‌برند و هنگامی که یک ستاره پرجرم به صورت یک ابرنواختر منفجر می‌شود، عناصر سنگین را به فضا پرتاب می‌کند.

نمای شماتیک تولید کربن در ستارگان پرجرم. پس از همجوشی هیدروژن، هلیوم برای تشکیل کربن ترکیب می‌شود که می‌تواند بیشتر به اکسیژن و سایر عناصر سنگین‌تر تبدیل شود.

Wikipedia Commons / CC BY-SA 3.0

دانشمندان از مدل‌های نظری برای مطالعه چگونگی تکامل ستارگان و محاسبه این امر استفاده  می‌کنند که یک ستاره در طول عمر خود چه مقدار از هر عنصر تولید و چه مقدار به فضا پرتاب می‌کند. اما بیشتر مدلها این واقعیت را نادیده گرفته‌اند که ستاره‌های پرجرم مانند شرکت هستند. بیشتر ستارگان پرجرم همدمهایی دارند و این امر بر تکامل آنها تأثیر می‌گذارد.

یک ستاره در بیشتر عمر خود فقط هیدروژن را در هسته خود می‌سوزاند. راب فارمر (مؤسسه اخترفیزیک ماکس پلانک) که مطالعه جدید را رهبری می‌کرد، توضیح می‌دهد که وقتی این فرایند متوقف می‌شود، ستاره منبسط می‌شود و بسیار بزرگ می‌شود. در این مرحله، یک ستاره به سادگی به یک ستاره غول‌پیکر تبدیل می‌شود.

با این حال، اگر ستاره یک همدم نزدیک داشته باشد، وضعیت متفاوت است. در این حالت، همدم ماده را از ستاره در حال انبساط می‌کشد و لایه‌های بیرونی آن را کاملاً از بین می‌برد. چنین ستاره‌ای لایه‌ای غنی از کربن را در نزدیکی سطح ایجاد می‌کند که باعث می‌شود بادهای ستاره‌ای آن و تا حدی انفجار نهایی، کربن را آسان‌تر خارج کنند.

فارمر تخمین می‌زند که همدمهای ستاره‌ای حدود یک سوم ستارگان پرجرم را از بین برده‌اند – ما نمی‌توانیم آنها را نادیده بگیریم!

هنگامی که محققان از یک شبیه‌سازی پیشرفته برای ردیابی تکامل و تولید کربن یک ستاره استفاده کردند، تأیید کردند که یک ستاره پرجرم در یک سیستم دوتایی کربن را کارآمدتر از یک ستاره تکی خارج می‌کند.

تکامل شیمیایی جهان

دوناتلا رومانو (رصدخانه اخترفیزیک و علوم فضایی ایتالیا) می‌گوید: «کربن یک عنصر فراوان است، برای زندگی مهم است، ما دلایل زیادی برای مطالعه دقیق آن داریم. رومانو، که در این مطالعه شرکت نداشت، تخمین می‌زند که ستارگان پرجرم بیشتر کربن موجود در کیهان را تولید می‌کنند.

با این حال، او می افزاید، منابع دیگری مانند ستارگان غول سرخ نیز به تولید کربن کمک می‌کنند. علاوه بر این، بازده کربن هر ستاره به محیطی که در آن متولد شده است بستگی دارد که نیاز به تجزیه و تحلیل دقیق‌تری از بسیاری دیگر از مسیرهای تکاملی احتمالی ستاره‌های پرجرم و کم جرم دارد.

رومانو می‌گوید: «ما به عناصر سنگین دیگر نیز علاقه داریم زیرا می‌خواهیم تصویری از تکامل شیمیایی کامل یک کهکشان به دست آوریم.

در واقع، فارمر و همکارانش در حال بررسی تولید عناصر سنگین دیگر هستند. فارمر می‌گوید: «این کار از نظر محاسباتی بسیار گران‌تر است. به همین دلیل است که ابتدا کربن را بررسی کردیم زیرا درک آن ساده‌تر و اجرای آن ساده‌تر است».

همانطور که ستارگان عناصر سنگین را در طول زندگی خود به محیط بین ستاره‌ای می‌رسانند، آنها بذرهای نسل بعدی را تشکیل می‌دهند. این چرخه از اولین ستارگان تا امروز ادامه داشته است و منجر به فراوانی هرچه بیشتر عناصر سنگین در یک کهکشان شده است. دانشمندان امیدوارند با ترکیب نظریه ستاره‌ای و کهکشانی درباره این غنی‌سازی و چگونگی تأثیر آن بر تکامل کهکشان‌ها، منظومه‌های سیاره‌ای و در نهایت حیات بیشتر بیاموزند.

 ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

CLOSE COMPANIONS HELP STARS MAKE MORE CARBON

BY: JURE JAPELJ NOVEMBER 3, 2021 

https://skyandtelescope.org/astronomy-news/close-companions-help-stars-make-more-carbon/