ستاره‌هایی از طلوع کیهان در قلب کهکشان خودمان پنهان شده‌اند!!

مرکز کهکشانی که توسط چشم مادون قرمز تلسکوپ فضایی اسپیتزر دیده می‌شود. (NASA/JPL-Caltech/S. Stolovy)

ستاره‌های باستانی متولد شده در طلوع کیهانی در مرکز کهکشان راه شیری شناسایی شده‌اند.

به عنوان بخشی از یک بررسی برای کشف برخی از قدیمی‌ترین ستارگان شناخته شده در کیهان، دانشمندان جستجوی جامعی را برای این ستارگان باستانی، اما گریزان انجام دادند و دریافتند که علی‌رغم وجود هرج و مرج در اطراف آنها هنوز هم به دور مرکز کهکشان می‌چرخند.

یافته‌های آنها به رهبری آنکه آرنتسن، ستاره‌شناس دانشگاه کمبریج در بریتانیا، در نشست سالانه نجوم ملی بریتانیا ارائه شده است.

ما می‌توانیم سن یک ستاره را بر اساس مقدار فلز موجود در آن تشخیص دهیم. هنگامی که اولین ستارگان در کیهان شکل گرفتند، مجبور شدند خود را از مواد عنصری موجود در آن زمان – عمدتاً هیدروژن و هلیوم – بسازند. اما کوره‌های هسته‌ای که در هسته‌هایشان می‌سوختند شروع به ذوب اتم‌های هیدروژن به چیزهای سنگین‌تر، از هلیوم تا آهن کردند.

سپس، هنگامی که آنها در ابرنواخترهای آشفته منفجر شدند، این عناصر سنگین‌تر را در سراسر فضا ، همراه با عناصر حتی سنگین‌تر بذرافشانی کردند که در فرآیندهای پرانرژی ابرنواختر در کسری از ثانیه شکل گرفتند. بنابراین ستارگان بعدی زندگی خود را با نسبت بیشتری از مواد سنگین‌تر آغاز کردند. هر چه یک ستاره جوان‌تر باشد، احتمالا فلز بیشتری دارد.

سحابی خرچنگ، بقایای در حال گسترش یک ابرنواختر که در سال 1054 پس از میلاد مشاهده شد. (ناسا، ESA و آلیسون لول/جف هستر/دانشگاه ایالتی آریزونا، دیوید دی مارتین/ESA/هابل)

برعکس، هر چه ستاره قدیمی‌تر باشد، فلز کمتری در آن وجود دارد. ما تعداد کمی از این ستاره‌های «بکر» را پیدا کرده‌ایم که در اطراف کهکشان راه شیری، اما بیشتر در حومه و هاله کهکشانی شناور هستند. ستاره‌شناسان فکر می‌کنند که قدیمی‌ترین ستاره‌ها باید در مرکز کهکشانی باشند، اما از آنجایی که منطقه عمدتاً غنی از فلز است و گرد و غبار زیادی مانع دید ما شده است، یافتن آنها دشوارتر است.

آنکه و همکارانش پروژه ای به نام PIGS (Pristine Inner Galaxy Survey) را برای یافتن آنها آغاز کردند. با تجزیه و تحلیل طیف نور ساطع شده از یک ستاره خاص، اخترشناسان می‌توانند طول‌موجهایی را پیدا کنند که با حضور عناصر خاصی تقویت یا کاهش یافته است. آن‌ها به دنبال علامت عنصری منطبق با ستارگانی بودند که فلزات بسیار کمی دارند و حدود 8000 نامزد را شناسایی کردند.

مشاهدات بعدی ترکیبات شیمیایی ستارگان فقیر از فلز را تایید کرد که منجر به نمونه‌ای از حدود 1300 ستاره باستانی در مرکز کهکشانی شد. از آنجایی که تعداد زیادی پیدا کردند، محققان سپس توانستند مطالعات جمعیتی را انجام دهند.

آنها از داده‌های رصدخانه گایا استفاده کردند که پروژه‌ای در حال انجام برای نقشه‌برداری از موقعیتها و حرکتهای سه بعدی ستارگان در کهکشان راه شیری است. با این کار، محققان توانستند مدار کهکشانی ستارگان قدیمی خود را تعیین کنند.

تصویری از مدار ستارگان باستانی در قلب کهکشان راه شیری. (ESA/Gaia؛ آماندا جی. اسمیت و آنکه آرنتسن/موسسه نجوم، کمبریج)

آرنتسن و همکارانش دریافتند که مدار ستارگان باستانی به دور مرکز کهکشانی نسبتاً کند است.

علاوه بر این، ستارگان مسن‌تر مدارهای پر هرج و مرج بیشتری دارند، اما هنوز مداری متوسط به دور مرکز کهکشان دارند.

در نهایت، مدار ستارگان عمدتاً به طور کامل در مرکز کهکشان قرار دارد. حتی آن ستارگانی که در مدارهای بیضی شکل هستند، بیشتر در ناحیه مرکزی کهکشان راه شیری باقی می‌مانند.

آرنتسن می گوید:”فکر این که ما ستاره‌هایی را می بینیم که در مراحل اولیه کهکشان راه شیری شکل گرفته‌اند، که قبلا تا حد زیادی دور از دسترس بودند، هیجان انگیز است. این ستارگان به احتمال زیاد کمتر از یک بیلیون سال پس از انفجار بزرگ شکل گرفته‌اند، همچنین آثاری از کیهان اولیه نیز وجود دارد.”

“داده‌های موجود برای این اجرام باستانی به سرعت در حال رشد است. من هیجان زده هستم که ببینم در چند سال آینده در مورد این اولین ستاره‌هایی که کهکشان ما را پر می‌کنند چه خواهیم آموخت!”

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Stars From The Dawn of The Universe Found Hidden in The Heart of Our Own Galaxy

By MICHELLE STARR 08 July 2023

https://www.sciencealert.com/stars-from-the-dawn-of-the-universe-found-hidden-in-the-heart-of-our-own-galaxy