ستاره‌شناسان ستاره «استاندارد طلایی» را در کهکشان راه شیری پیدا کردند!!

ستاره HD 222925 یک ستاره با قدر نهم است که در سمت صورت فلکی جنوبی توکانا قرار دارد. اعتبار: نظرسنجی دیجیتالی آسمان STScI

در همسایگی خورشید ما، کهکشان راه شیری، یک ستاره نسبتاً درخشان وجود دارد و در آن، ستاره‌شناسان توانسته‌اند وسیع‌ترین طیف عناصر را در یک ستاره فراتر از منظومه شمسی شناسایی کنند.

این مطالعه که توسط ایان رودرر، ستاره‌شناس دانشگاه میشیگان انجام شد، 65 عنصر را در ستاره HD 222925 شناسایی کرد. چهل و دو عنصر شناسایی شده، عناصر سنگینی هستند که در انتهای جدول تناوبی عناصر فهرست شده‌اند.

شناسایی این عناصر در یک ستاره به اخترشناسان کمک می‌کند تا آنچه را درک کنند که “فرایند جذب سریع نوترون” یا یکی از راههای اصلی ایجاد عناصر سنگین در جهان نامیده می‌شود. نتایج آنها در arXiv پست شده است و برای انتشار در مجموعه مکمل مجله Astrophysical پذیرفته شده است.

“تا جایی که من می‌دانم، این یک رکورد برای هر جسمی فراتر از منظومه شمسی است و چیزی که این ستاره را بسیار منحصر به فرد می‌کند این است که نسبت نسبی بسیار بالایی از عناصر فهرست شده در امتداد دو سوم پایین جدول تناوبی دارد.” رودرر گفت: ما حتی طلا هم کشف کردیم. “این عناصر توسط فرآیند جذب سریع نوترون ساخته شده‌اند. این واقعاً چیزی است که ما در تلاش برای مطالعه آن هستیم: فیزیک در درک چگونگی، مکان و زمان ساخته شدن آن عناصر.”

این فرآیند که «فرآیند r» نیز نامیده می‌شود، با حضور عناصر سبکتری مانند آهن آغاز می‌شود. سپس به سرعت – به ترتیب یک ثانیه – نوترون‌ها به هسته عناصر سبکتر اضافه می‌شوند. به گفته اخترشناسان، این  امر عناصر سنگین‌تری مانند سلنیوم، نقره، تلوریم، پلاتین، طلا و توریم را ایجاد می‌کند که در HD 222925 یافت می‌شود و همه آنها به ندرت در ستاره‌ها شناسایی می‌شوند.

رودرر گفت: «شما به تعداد زیادی نوترون آزاد و مجموعه شرایط انرژی بسیار بالا نیاز دارید تا آنها را آزاد کنید و به هسته اتم اضافه کنید. “محیط های زیادی وجود ندارد که در آن چنین اتفاقی بیفتد – دو، شاید.”

یکی از این محیطها تایید شده است: ادغام ستاره‌های نوترونی. ستارگان نوترونی هسته‌های فروپاشیده ستارگان غول پیکر هستند و کوچک ترین و متراکم ترین اجرام آسمانی شناخته شده هستند. برخورد جفت ستاره های نوترونی باعث ایجاد امواج گرانشی می شود و در سال 2017، ستاره شناسان برای اولین بار امواج گرانشی را از ادغام ستاره های نوترونی شناسایی کردند. روش دیگری که ممکن است فرآیند r اتفاق بیفتد، پس از مرگ انفجاری ستارگان پرجرم است.

رودرر گفت: “این یک گام مهم رو به جلو است: تشخیص اینکه فرآیند r در کجا می تواند رخ دهد. اما این یک قدم بسیار بزرگتر است که بگوییم “آن رویداد واقعا چه کرد؟ چه چیزی در آنجا تولید شد؟” “این جایی است که مطالعه ما وارد می شود.”

عناصری که رودرر و تیمش در HD 222925 شناسایی کردند در یک ابرنواختر عظیم یا ادغام ستاره های نوترونی در اوایل کیهان تولید شدند. این ماده پرتاب شد و به فضا پرتاب شد، جایی که بعداً به ستاره ای تبدیل شد که رودرر امروز در حال مطالعه است.

سپس می توان از این ستاره به عنوان نماینده ای برای آنچه یکی از آن رویدادها ایجاد می کرد استفاده کرد. رودرر می‌گوید، هر مدلی که در آینده توسعه یابد و نشان دهد که چگونه فرآیند r یا طبیعت عناصری را در دو سوم پایین جدول تناوبی تولید می‌کند، باید دارای امضای مشابه HD 222925 باشد.

نکته مهم این است که اخترشناسان از ابزاری در تلسکوپ فضایی هابل استفاده کردند که می تواند طیف های فرابنفش را جمع آوری کند. این ابزار کلیدی بود که به اخترشناسان اجازه می‌داد نور را در قسمت فرابنفش طیف نور جمع‌آوری کنند – نوری که ضعیف است و از ستاره‌ای خنک مانند HD 222925 می‌آید.

ستاره شناسان همچنین از یکی از تلسکوپ های ماژلان – کنسرسیومی که U-M شریک آن است – در رصدخانه لاس کامپاناس در شیلی برای جمع آوری نور از HD 222925 در بخش نوری طیف نور استفاده کردند.

این طیف‌ها «اثرانگشت شیمیایی» عناصر درون ستارگان را رمزگذاری می‌کنند و خواندن این طیف‌ها به اخترشناسان اجازه می‌دهد تا نه تنها عناصر موجود در ستاره را شناسایی کنند، بلکه این امکان را نیز فراهم می‌آورند که ستاره حاوی چه مقدار عنصر است.

آنا فربل یکی از نویسندگان این مطالعه و استاد فیزیک در موسسه فناوری ماساچوست است. او به تفسیر کلی الگوی فراوانی عناصر HD 222925 و نحوه درک ما از منشاء عناصر در کیهان کمک کرد.

فربل گفت: «ما اکنون خروجی دقیق عنصر به عنصر برخی از رویدادهای فرآیند r را که در اوایل جهان رخ داده است، می دانیم. “هر مدلی که تلاش می کند بفهمد در فرآیند r چه اتفاقی می افتد باید بتواند آن را بازتولید کند.”

بسیاری از نویسندگان مطالعه بخشی از گروهی به نام R-Process Alliance هستند، گروهی از اخترفیزیکدانان که به حل سؤالات بزرگ فرآیند r اختصاص دارند. این پروژه یکی از اهداف کلیدی تیم را مشخص می‌کند: شناسایی عناصر و مقادیر در فرآیند r در سطح بی‌سابقه‌ای از جزئیات.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Astronomers find ‘gold standard’ star in Milky Way

by Morgan Sherburne, University of Michigan MAY 11, 2022

https://phys.org/news/2022-05-astronomers-gold-standard-star-milky.html