اولین ردهای بالقوه از اولین ستاره‌های جهان کشف شد +عکس

به گزارش گروه دانش و فناوری خبرگزاری آنا به نقل از (سای تک دیلی)، بقایای شیمیایی باستانی اولین ستارگانی که کیهان را روشن کردند ممکن است توسط ستاره شناسان پیدا شده باشد.

محققان به وسیله تلسکوپ متری جمینی شمالی در هاوایی که توسط NOIRLab بنیاد ملی علوم اداره می‌شود نسبت غیرمعمولی از عناصر را کشف کردند که به نظر آن‌ها تنها می‌تواند از زباله‌های تولید شده توسط انفجار همه جانبه یک ستاره نسل اول با جرم ۳۰۰ خورشیدی با استفاده از تجزیه و تحلیل نوآورانه یک اختروش دور مشاهده شده توسط ۸.۱- به وجود بیاید.

اولین ستارگان به احتمال زیاد زمانی شکل گرفتند که کیهان به زحمت ۱۰۰ میلیون سال سن داشت، یا کمتر از یک درصد از سن کنونی خود. این ستارگان اولیه که با نام جمعیت III شناخته می‌شوند، چنان عظیم بودند که وقتی به‌عنوان ابرنواختر مردند، خود را از هم جدا کردند و ترکیبی منحصربه‌فرد از عناصر سنگین را در فضای بین‌ستاره‌ای پراکنده کردند.

با این حال، علیرغم تحقیقات دقیق اخترشناسان در طول سالیان متمادی، هیچ مدرک قطعی از این ستارگان باستانی تاکنون وجود نداشته است.

اخترشناسان اکنون بر این باورند که پس از مطالعه یکی از دوردست‌ترین اختروش‌های شناخته شده با استفاده از تلسکوپ Gemini North، یکی از دو تلسکوپ مشابه که رصدخانه بین المللی جمینی را تشکیل می‌دهند، بقایای انفجار یک ستاره نسل اول را کشف کرده اند.

آن‌ها با استفاده از یک روش ابتکاری برای تعیین عناصر شیمیایی موجود در ابر‌های اطراف اختروش، ترکیب بسیار غیرمعمولی را کشف کردند. این ماده در مقایسه با نسبت این عناصر در خورشید ما، تقریباً ۱۰ برابر آهن بیشتری نسبت به منیزیم داشت.

داستان گام به گام چگونگی کشف بقایای شیمیایی باستانی ستارگانی که جهان را روشن کرده اند توسط اخترشناسان

دانشمندان بر این باورند که محتمل‌ترین توضیح برای این ویژگی قابل توجه این است که این ماده توسط یک ستاره نسل اول که به عنوان یک ابرنواختر ناپایدار جفت منفجر شد، باقی مانده است. این نسخه‌های فوق‌العاده قدرتمند از انفجار‌های ابرنواختر هرگز مشاهده نشده‌اند، اما به نظر می‌رسد که پایان زندگی ستارگان غول‌پیکر با جرمی بین ۱۵۰ تا ۲۵۰ برابر خورشید است.

انفجار‌های ابرنواختر ناپایدار زوج زمانی اتفاق می‌افتد که فوتون‌های مرکز ستاره به‌طور خودبه‌خود به الکترون و پوزیترون تبدیل می‌شوند. (پادماده با بار مثبت همتای الکترون).

این تبدیل فشار تشعشع داخل ستاره را کاهش می‌دهد و به گرانش اجازه می‌دهد بر آن غلبه کند و منجر به فروپاشی و انفجار بعدی شود.

بر خلاف دیگر ابرنواخترها، این رویداد‌های دراماتیک هیچ بقایای ستاره‌ای مانند یک ستاره نوترونی یا یک سیاهچاله باقی نمی‌گذارند و در عوض تمام مواد خود را به محیط اطراف خود پرتاب می‌کنند. تنها دو راه برای یافتن شواهدی از آن‌ها وجود دارد.

اولین مورد این است که یک ابرنواختر با ناپایداری جفت را در حین وقوع آن شکار کنیم، که اتفاقی بسیار بعید است. راه دیگر شناسایی نشانه شیمیایی آن‌ها از موادی است که به فضای بین ستاره‌ای پرتاب می‌کنند.

برای تحقیقات خود، اخترشناسان نتایج مشاهدات قبلی توسط تلسکوپ ۸.۱ متری جمینی شمالی را با استفاده از طیف‌نگار فروسرخ نزدیک جمینی (GNIRS) مطالعه کردند. یک طیف‌نگار نور ساطع شده از اجرام سماوی را به طول موج‌های تشکیل‌دهنده آن تقسیم می‌کند، که اطلاعاتی درباره عناصری که اجرام دارند را حمل می‌کنند.

جمینی یکی از معدود تلسکوپ‌هایی در اندازه خود است که تجهیزات مناسبی برای انجام چنین رصد‌هایی دارد.

با این حال، استنتاج مقادیر هر عنصر موجود، یک تلاش دشوار است، زیرا روشنایی یک خط در یک طیف، علاوه بر فراوانی عنصر، به عوامل دیگری نیز بستگی دارد.

دو نویسنده مشترک این تحلیل، یوزورو یوشی و هیرواکی سامشیما از دانشگاه توکیو، با توسعه روشی برای استفاده از شدت طول موج در طیف کوازار برای تخمین فراوانی عناصر موجود در آنجا، با این مشکل مقابله کردند. با استفاده از این روش برای تجزیه و تحلیل طیف اختروش بود که آن‌ها و همکارانشان نسبت کم منیزیم به آهن را کشف کردند.

یوشی گفت: برای من واضح بود که نامزد ابرنواختری برای این یک ابرنواختر جفت ناپایدار از یک ستاره جمعیت III است که در آن کل ستاره بدون برجای گذاشتن هیچ بقایایی منفجر می‌شود. من خوشحال شدم و تا حدودی متعجب شدم وقتی متوجه شدم که یک ابرنواختر ناپایدار زوج ستاره‌ای با جرمی حدود ۳۰۰ برابر خورشید نسبت منیزیم به آهن را فراهم می‌کند که با مقدار کم ما برای اختروش مطابقت دارد.

جستجو برای شواهد شیمیایی برای نسل قبلی ستارگان با جرم جمعیت III قبلاً در میان ستارگان موجود در هاله راه شیری انجام شده است و حداقل یک شناسایی آزمایشی در سال ۲۰۱۴ ارائه شده است. با این حال، یوشی و همکارانش فکر می‌کنند که نتیجه جدید واضح‌ترین نشانه یک ابرنواختر ناپایدار جفت را بر اساس نسبت فراوانی بسیار کم منیزیم به آهن ارائه شده در این اختروش فراهم می‌کند.

اگر این واقعاً شواهدی از یکی از اولین ستارگان و بقایای یک جفت ابرنواختر ناپایدار باشد، این کشف به پرکردن تصویر ما از چگونگی تکامل ماده در کیهان به آنچه امروز است، از جمله ما، کمک خواهد کرد. برای آزمایش دقیق‌تر این تفسیر، مشاهدات بسیار بیشتری لازم است تا ببینیم آیا سایر اجسام ویژگی‌های مشابهی دارند یا خیر.

اما ممکن است بتوانیم امضا‌های شیمیایی را نزدیک به خانه نیز پیدا کنیم. اگرچه ستارگان پر جرم جمعیت III همگی مدت‌ها پیش از بین رفته بودند، اثرانگشت‌های شیمیایی که آن‌ها در مواد پرتاب شده‌شان از خود به جای می‌گذارند می‌تواند بسیار طولانی‌تر باقی بماند و ممکن است امروز هم باقی بماند. این بدان معنی است که ستاره شناسان ممکن است بتوانند نشانه‌های انفجار‌های ابرنواختر ناپایدار زوجی از ستارگان گمشده را پیدا کنند که هنوز بر روی اجرام در کیهان محلی ما نقش بسته است.

ما اکنون می‌دانیم که به دنبال چه چیزی باشیم. ما یک مسیر داریم. اگر این اتفاق در اوایل کیهان به صورت محلی رخ می‌داد، که باید انجام می‌شد، پس ما انتظار داشتیم شواهدی برای آن پیدا کنیم.