بقایای عجیب ستارهای ممکن است متعلق به یکی از اولین ستارههای جهان باشد!!
تصور هنری از یک ستاره غول قرمز که در حال انفجار ابرنواختری است. (اعتبار تصویر: Shutterstock)
ستارهشناسان ستارهای بسیار غیرمعمول را کشف کردهاند که به اعتقاد آنها فسیل ستارهای یا بقایای یکی از اولین ستارههای جهان است.
این ستاره که AS0039 نام دارد در کهکشان کوتوله مجسمهساز Sculptor در فاصله 290000 سال نوری سامانه خورشیدی قرار دارد. این بقایای ستارهای کمترین غلظت فلز، به ویژه آهن را در مقایسه با سایر ستارههای اندازهگیری شده در خارج از کهکشان راه شیری دارد. پژوهشگران فکر میکنند که این یافته مدرکی است حاکی از نسل مستقیم یکی از اولین ستارههای جهان که حاوی فلز بسیار کمی است.
این تیم دریافت که ستاره والد اولیه AS0039 حدود 20 جرم خورشیدی داشته و احتمالاً در یک انفجار هایپرنواختری مرده است – انفجار هایپرنواختری انفجاری است که10 تا 100 برابر قویتر از یک انفجار ابرنواختری معمولی است.
این کشف ممکن است اطلاعات جدیدی را در مورد اولین ستارگان گیتی نشان دهد؛ یعنی آنهایی که هرگز به طور مستقیم یا غیرمستقیم تا کنون مشاهده نشدهاند. مایک اروین، یکی از نویسندگان این مطالعه، ستارهشناس دانشگاه کمبریج در انگلستان، به Live Science گفت: AS0039 چنان ترکیب شیمیایی غیرعادی دارد که ما میتوانیم توسط آن ماهیت اولین ستارگان و به ویژه جرم ستارهای آنها را بررسی کنیم.
اولین ستارهها
اگرچه همه ستارگان گلولههایی از گاز داغ به نام پلاسما هستند که از همجوشی عناصر در هسته میسوزند، اما میتوانند از نظر اندازه و رنگ بسیار متنوع باشند. همه ستارگان را میتوان به سه گروه مجزا بر اساس ترکیب شیمیایی یا فلزی بودن آنها، طبقه بندی کرد: جمعیت I، جمعیت II و جمعیت III.
ستارگان جمعیت I، مانند خورشید و اکثر ستارگان دیگر در جهان قابل مشاهده، دارای محتوای فلزی بالا، به ویژه آهن، و غنی از عناصر نسبتا سنگین، مانند کلسیم و منیزیم هستند. ستارههای جمعیت II، مانند AS0039، بسیار نادرتر هستند. این ستارگان فقیر از فلز فقط حاوی مقادیر کمی از عناصر سنگین هستند. ستارگان جمعیت III، که هرگز دیده نشدهاند، تقریباً کاملاً بدون فلز هستند و عاری از عناصر سنگین هستند.
ایروین گفت، اگرچه ستارگان جمعیت III هرگز شناسایی نشدهاند، ستارهشناسان میدانند که اولین ستارگانی که در جهان متولد شدهاند، ستارگان جمعیت III بودهاند.
برداشت هنری از ستارههای جمعیت III در جهان اولیه. (اعتبار تصویر: ناسا/تیم علمی Wmap)
در طی همجوشی هستهای، با همجوشی اتمهای هیدروژن هلیم تولید میشود که مقدار زیادی انرژی آزاد میکند. اکثر ستارهها – آنهایی که تا حدود 1.4 خورشید جرم دارند – به آرامی سوخت هیدروژنی خود را مصرف میکنند تا جایی که دیگر چیزی باقی نماند، سپس به سمت غولهای قرمز متورم میشوند و در نهایت به کوتولههای سفید فرو میریزند.
اما، ستارگان بزرگتر به سرعت هیدروژن خود را مصرف میکنند و در عوض شروع به همجوشی هلیوم به کربن و در نهایت کربن به آهن میکنند که سنگینترین عنصری است که یک ستاره میتواند ایجاد کند. در نهایت، این ستارگان بزرگ بیش از حد متراکم میشوند و در خود فرو میریزند و در یک ابرنواختر منفجر میشوند که نه تنها عناصر ستاره را در فضای اطراف پراکنده میکند، بلکه انرژی کافی برای ایجاد عناصر سنگینتر از آهن را نیز آزاد میکند.
ستارگان جدید اغلب در ابرهای گازی به جا مانده از ستارگان قبلی متولد میشوند، بنابراین وقتی شکل میگیرند، مقداری فلز و عناصر سنگین ستارگان قبلی منفجرشده را دریافت میکنند. در نتیجه، تمام ستارگانی که امروزه مشاهده میشوند، ستارگان جمعیت I یا II هستند، زیرا آنها از بقایای ستارگانی تشکیل شدهاند که قبل از آنها بودهاند.
ایروین گفت، “اما، اولین ستارگان جهان، ستارگان جمعیت III، از هیدروژن خالص، که اولین عنصر ایجاد شده پس از مهبانگ بود، تشکیل شدهاند. ستارگان جمعیت III اولین نسل از ستارگانی هستند که در کیهان شکل گرفتهاند و از این رو عاری از خاصیت فلزی هستند”.
این ستارگان اولیه همچنین فاقد عناصر سنگین بودند زیرا هیچ ابرنواختری آنها را ایجاد نکرده بود.
فرزندان هایپرنواختران
وقتی پژوهشگران AS0039 را پیدا کردند، به دلیل فقر فلزی آن، حتی در مقایسه با سایر ستارگان جمعیت II شگفت زده شدند. جرمAS0039 درمقایسه با هر ستارهای که در خارج از کهکشان خودمان مطالعه شده است کمترین غلظت فلز و همچنین کمترین غلظت کربن را در مقایسه با هر ستارهای دارد که تاکنون در جهان مطالعه شده است. همچنین نسبتهای غیرعادی از عناصر سنگینتر دارد، به ویژه منیزیم و کلسیم که مقادیر بسیار کمی از آن وجود دارد. این یافتهها نشان میدهد که AS0039 ممکن است یک ستاره نسل دوم باشد که از بقایای یک ستاره جمعیت III شکل گرفته است.
تصویری از کهکشان کوتوله مجسمه ساز sculptor . (اعتبار تصویر: Eso/Digitized Sky Survey 2)
شبیهسازیهای رایانهای نشان میدهد که ستاره جمعیت III که AS0039 را به وجود آورده است، احتمالاً در یک انفجار قدرتمند هایپرنواختری از بین رفته است. ایروین گفت: «ما معتقدیم که ستارگان جمعیت III به طور کلی پرجرمتر از ستارگانی بودند که امروز میبینیم، بنابراین شگفتآور نخواهد بود اگر یک ستاره جمعیت III به صورت یک هایپرنواختر به پایان برسد.
پژوهشگران امیدوارند که کشف AS0039 به اخترشناسان کمک کند تا ستارگان نسل دوم جمعیت II با فقر فلزی بیشتری را پیدا کنند که به نوبه خود بینشی را نسبت به اندازه و توزیع ستارگان جمعیت III در اختیار ما قرار دهد و همچنین نقشی را که آنها داشتند در تبدیل جهان اولیه غنی از هیدروژن به جهانی که امروز میبینیم.
ایروین گفت: “AS0039 نشان میدهد که مطالعه خواص ستارگان جمعیت III امکانپذیر است و میتوان راههایی را برای یافتن نمونههای بیشتر نشانگذاری کرد. این موضوع برای کمک به درک چگونگی تکامل جهان به آنچه امروز مشاهده میکنیم، حیاتی است.”
این پژوهش به صورت آنلاین در 13 جولای در The Astrophysical Journal Letters منتشر شد.
و قبل از آن در Live Science منتشر شده بود.
ترجمه: رویا قنادی
منبع:
Weird stellar remnant may be from one of the first stars in the universe
By Harry Baker
https://www.space.com/evidence-of-first-stars-in-universe