اخترشناسان فلوئور را در کهکشان‌های ستاره‌ساز از راه  دور کشف کرده‌اند!!

این برداشت هنری از کهکشانNGP-190387 ، کهکشانی ستاره‌ساز و غبارآلودی را نشان می‌دهد که بسیار دور است و نور آن بیش از 12 بیلیون طول کشیده تا به ما برسد. مشاهدات آلما وجود فلوئور را در ابرهای گازی NGP-190387 نشان داده است. تا به امروز، این دورترین کشف عنصر در یک کهکشان ستاره‌ساز است، که ما آن را تنها 1.4 بیلیون سال پس از انفجار بزرگ می‌بینیم (حدود 10 درصد سن کنونی کیهان). این کشف دید بهتری را در مورد ساختن عنصر  فلوئور توسط ستاره‌ها  به ما می‌دهد و نشان می‌دهد که ستارگان با عمر کم  معروف به ولف ـ رایه محتمل‌ترین زادگاه آن هستند. ESO/M. Kornmesser

یک کشف جدید چگونگی شکل‌گیری فلوئور را روشن می‌کند – عنصری که در استخوان‌ها و دندان‌ها به‌عنوان فلوراید یافت می‌شود. با استفاده از آرایه میلی‌متری/زیر میلی‌متری بزرگ آتاکاما(ALMA)، که رصدخانه جنوبی اروپا (ESO) در آن شریک است، تیمی از ستاره‌شناسان این عنصر را در کهکشانی کشف کرده‌اند که بسیار دور است، نور آن بیش از 12 بیلیون سال طول کشیده است به ما برسد این اولین باری است که فلوئور در یک کهکشان ستاره‌ساز چنین دوردست مشاهده می‌شود.

فرانکو از دانشگاه بریتانیا که سرپرستی این مطالعه جدید را بر عهده داشت، می‌گوید: «همه ما درباره فلوئور می‌دانیم زیرا خمیردندانی که هر روز استفاده می‌کنیم حاوی فلوراید است.» مانند بسیاری از عناصر اطراف ما، فلوئور در داخل ستاره‌ها ایجاد می‌شود، اما تا به حال، ما دقیقا نمی‌دانستیم که چگونه این عنصر تولید شده است. ما حتی نمی‌دانستیم کدام نوع ستارگان بیشترین فلوئور را در جهان تولید می‌کنند!

فرانکو و همکارانش فلوئور (به شکل هیدروژن فلوراید) را در ابرهای گازی بزرگ کهکشان دوردست NGP-190387 مشاهده کردند که ما آن را زمانی می بینیم که کیهان تنها 1.4 بیلیون سال سن، یعنی حدود 10 درصد از زمان فعلی آن داشت.  از آنجایی که ستارگان با رسیدن به پایان عمر خود، عناصری را که در هسته خود تشکیل می‌دهند بیرون می‌کنند، این تشخیص نشان می‌دهد که ستارگانی که فلوئور را ایجاد کرده‌اند باید به سرعت زندگی کرده و مرده باشند.(مترجم: چون الان این عنصر به وفور یافت می‌شود و حاصل مرگ ستارگان بسیار قدیمی است).

این تیم بر این باور است که ستارگان ولف ـ رایه، (مترجم: ستارگان ولف-رایه ستارگانی بسیار پرجرم یعنی با جرم بالای۲۰ جرم خورشید هستند. آنان همچنین بسیار روشن و داغند و از این رو توجه اخترشناسان را جلب کرده‌اند و به دلیل روشنایی زیاد خود یکی از گونه‌های فراغول‌ها هستند، محتمل‌ترین مکان‌های تولید فلوئور هستند. ستاره‌های ولف‌رایه قبلاً به‌عنوان منابع احتمالی فلوئور کیهانی پیشنهاد شده بودند، اما ستاره‌شناسان تاکنون نمی‌دانستند که چقدر در تولید این عنصر در کیهان اولیه اهمیت دارند.

فرانکو می‌گوید: «ما نشان داده‌ایم که ستاره‌های ولف رایه که یکی از پرجرم‌ترین ستاره‌های شناخته شده هستند و می‌توانند با رسیدن به پایان عمر خود به شدت منفجر شوند، به نوعی به ما کمک می‌کنند تا سلامت دندان‌ها را حفظ کنیم.

علاوه بر این ستارگان، سناریوهای دیگری برای چگونگی تولید و آزاد شدن فلوئور در گذشته ارائه شده است. یک مثال شامل تپش ستارگان غول‌پیکر تکامل‌یافته با جرم‌هایی تا چند برابر خورشید ما هستند که ستارگان شاخه‌ای غول‌پیکر مجانبی نامیده می‌شوند. اما تیم بر این باور است که این سناریوها، که برخی از آنها بیلیونها سال طول می‌کشد، ممکن است میزان فلوئور موجود در NGP-190387 را به طور کامل توضیح ندهند. (شاخه مجانبی غول‌ستاره  Asymptotic giant branch) یا (AGB) نام ناحیه پر جمعیتی در نمودار هرتسپرونگ-راسل است. این ناحیه با حضور ستارگان به تکامل رسیده درخشان بسیار نورانی شده‌است. این مرحله پایانی از چرخه تکامل ستاره‌ای است که در اواخر زندگی همه ستاره‌های با جرم کم تا متوسط؛ (از 6/0 تا ۱۰ جرم خورشیدی)است، هنگامی رخ می‌دهد که ستاره همه هیدروژن موجود در هسته خود را مصرف کرد).

برای این کهکشان، فقط دهها یا صدها میلیون سال طول کشید تا سطوح فلوئور قابل مقایسه با ستارگان کهکشان راه شیری داشته باشد  که 13.5 بیلیون سال از عمرش گذشته است. چیاکی کوبایاشی، استاد دانشگاه هرتفوردشایر، می‌گوید: «این یک نتیجه کاملاً غیرمنتظره بود. اندازه‌گیری‌های ما محدودیتی کاملاً جدید بر منشا فلوئور اضافه می‌کند که برای دو دهه مورد مطالعه قرار گرفته است.»

این کشف در کهکشان NGP-190387 یکی از اولین کشف‌های فلوئور فراتر از کهکشان راه شیری و کهکشان‌های مجاور آن است. ستاره‌شناسان قبلاً این عنصر را در اختروش های دوردست، اجرام درخشانی، مشاهده کرده‌اند که توسط سیاهچاله‌های بسیار پرجرم در مرکز برخی کهکشان‌ها تغذیه می‌شوند اما پیش از این هرگز این عنصر در کهکشان تشکیل دهنده ستاره به این اوایل تاریخ کیهان مشاهده نشده بود. (مترجم: کهکشانی که در اوایل شکل‌گیری کیهان بوده با سن کمی نسبت به بیگ بنگ است).

تشخیص فلوئور توسط این تیم یک کشف تصادفی بود که به لطف استفاده از فضا و رصدخانه‌های زمینی امکان‌پذیر شد. کهکشانNGP-190387 که در ابتدا با رصدخانه فضایی هرشل آژانس فضایی اروپا کشف شد و بعداً با تلسکوپ آلما مستقر در شیلی مشاهده شد، نسبت به فاصله‌اش فوق‌العاده درخشان است. داده‌های آلما تأیید کرد که درخشندگی استثنایی کهکشان NGP-190387 تا حدی توسط کهکشان پرجرم شناخته شده دیگری ایجاد شده است که بینNGP-190387 و زمین، بسیار نزدیک به خط دید قرار دارد. این کهکشان پرجرم، نور مشاهده شده توسط فرانکو و همکارانش را تقویت کرد و آنها را قادر ساخت تا تشعشعات ضعیفی که بیلیونها سال پیش توسط فلوئور در NGP-190387 ساطع شده بود را تشخیص دهند(مترجم: با تقویت نور کهکشان حاوی عنصرفلوئور توسط کهکشان بزرگ دیگری و طیف‌سنجی و  سپس جداسازی طیف مربوطه به این یافته می‌رسد).

مطالعات آتی کهکشانNGP-190387 با تلسکوپ بسیار بزرگ (ELT) – پروژه پرچمدار جدیدESO که در شیلی در دست ساخت است و قرار است در اواخر این دهه عملیات خود را آغاز کند – می‌تواند اسرار بیشتری را در مورد این کهکشان فاش کند. چنتائو، یکی از همکاران ESO در شیلی می‌گوید: تلسکوپ آلما به تشعشعات ساطع شده از گاز و غبار سرد بین ستاره‌ای حساس است. باتلسکوپELT، ما قادر خواهیم بود کهکشانNGP-190387 را از طریق نور مستقیم ستاره‌ها رصد کنیم و اطلاعات مهمی در مورد محتوای ستاره‌ای این کهکشان به دست آوریم.

مترجم: مرتضی نادری فرد

منبع:

Astronomers make most distant detection yet of fluorine in star-forming galaxy

by ESO

NOVEMBER 4, 2021

 https://phys.org/news/2021-11-astronomers-distant-fluorine-star-forming-galaxy.html